О, спасибо, действительно, WinHex умеет показывать данные на флэшке.
Судя по тому, что он показывает, MBR у неработающей флэшки на месте (т.е. прямо в 0). И вижу там и EB и 55 AA в нужных местах.

Странно тогда почему же поиск MBR не срабатывает именно с этой флэшкой...

К сожалению, той флэшки, где нули в начале у меня уже и нет, так что проверить не смогу, что там было.

Скорей всего какая-то ошибка считывания, и не нулевой сектор считывал а какой-то мусор который случайно оказался нулями(а может и не нулями?).

Может быть и так. Сейчас я вывел сигнатуры. Считывает 00 вместо EB. Остальное считывается верно. И очень похоже, что не хватает питания этой карте - бывает, что не получается определить объём.

Да, почему-то карта не может читать периодически. Сделал чтение два раза - считались одно нули. Да, проблема, видимо, с питанием данной карты.

Спасибо за редактор - с ним гораздо лучше видно, что считывается с карты ерунда. А я думал, что MBR может перемещаться для SD-карт.

Увы, дело не в питании и не в скорости обмена с картой. Почему-то именно эта карта сбоит при работе по SPI. Что-то, видно, ей нужно ещё, чтобы корректно работать.

Нашёл описание своей проблемы с SD на 2 ГБ: http://kazus.ru/forums/showthread.php?t=19373
Тот, кто это решал привёл ссылку на: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/memory/mmc.htm

Только смущает, что у меня первый раз читаются нули и 0x55 0xAA, а вот второй раз уже читаются нули.

Выяснил, в чём проблема с некоторыми не работающими модулями памяти. Они оказались битые. Ни один старый компьютер с ними не работает. Так что, для эмулятора подходят любые исправные модули (и с 9 микросхемами тоже).

Сделал новый эмулятор без 2 МБ SIMM на базе китайской голубой платы с stm32f103c8t6 и двух К561ПУ4. Есть, правда, проблемы с загрузкой программ, которые через "синий экран DOS" грузятся.
Вот видео работы: https://www.youtube.com/watch?v=d2U4HMiD_A0
Исходники и печатка.