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• 操作系统，启动！
  • 大致过程
  • 重要程序
    • bootsect.s
    • setup.s
    • head.s

操作系统，启动！

大致过程

​计算机的工作方式是取指执行，而执行其的前提是内存中有代码。操作系统刚开始并不是在内存中，而是在磁盘上，因此第一步需要将其以一定的方式从磁盘读入内存。

（1）x86PC刚开机时CPU处于实模式（和保护模式对应），寻址方式为CS左移四位+IP

（2）开机时，CS = 0xFFFF；IP = 0X0000

（3）寻址0xFFFF0（ROM BIOS映射区）

开机时内存中唯一有代码的地方

（4）检查RAM，键盘，显示器，软硬磁盘

（5）将磁盘0磁道0扇区（引导扇区，操作系统的第一段代码bootsect.s）读入0x7c00处

一个扇区512字节

.s 汇编代码

（6）设置cs = 0x7c0，ip = 0x0000

以下摘自《Linux内核完全注释》

​这里先总的说明一下 Linux 操作系统启动部分的主要执行流程。当 PC 的电源打开后，80x86 结构的 CPU 将自动进入实模式，并从地址 0xFFFF0 开始自动执行程序代码，这个地址通常是 ROM-BIOS 中的 地址。PC 机的 BIOS 将执行某些系统的检测，并在物理地址 0 处开始初始化中断向量。此后，它将可启 动设备的第一个扇区(磁盘引导扇区，512 字节)读入内存绝对地址 0x7C00 处，并跳转到这个地方。启 动设备通常是软驱或是硬盘。这里的叙述是非常简单的，但这已经足够理解内核初始化的工作过程了。

​Linux 的最最前面部分是用 8086 汇编语言编写的(boot/bootsect.s)，它将由 BIOS 读入到内存绝对地 址 0x7C00(31KB)处，当它被执行时就会把自己移到绝对地址 0x90000(576KB)处，并把启动设备中后 2kB 字节代码(boot/setup.s)读入到内存 0x90200 处，而内核的其它部分(system 模块)则被读入到从地址 0x10000 开始处，因为当时 system 模块的长度不会超过 0x80000 字节大小(即 512KB)，所以它不会覆 盖在 0x90000 处开始的 bootsect 和 setup 模块。后面 setup 程序将会把 system 模块移动到内存起始处，这 样 system 模块中代码的地址也即等于实际的物理地址，便于对内核代码和数据的操作。图 3-1 清晰地显 示出 Linux 系统启动时这几个程序或模块在内存中的动态位置。其中，每一竖条框代表某一时刻内存中各程序的映像位置图。在系统加载期间将显示信息"Loading..."。然后控制权将传递给 boot/setup.s 中的代 码，这是另一个实模式汇编语言程序。

重要程序

bootsect.s

.globl begtext,begdata,begbss,endtext,enddata,endbss

.text//文本段

begtext:

.data//数据段

begdata:

.bss//未初始化数据段

begbss:

entry start//关键字entry告知链接器，程序从start标号开始执行

start:

mov ax, #BOOTSEG//将ds段寄存器置为0x07c0

mov ds, ax

mov ax, #INITSEG//将es段寄存器置为0x9000

mov es, ax

mov cx, #256//移动计数值=256字

sub si, si//源地址ds:di = 0x07c0:0x0000

sub di, di//目标地址es:si = 0x9000:0x0000

rep

movw

jmpi go, INITSEG//间接跳转,cs=0x9000,ip=go

go:mov ax, cs//cs=0x9000

mov ds, ax

mov es, ax

mov ss, ax

mov sp, #0xFF00//由于代码移动过了，所以要重新设置堆栈段的位置。sp只要指向远大于512偏移(即地址0x90200)处都可以。因为从0x90200地址开始处还要放置setup程序，而此时setup程序大约为4个扇区，因此sp要指向大于(0x200+0x200*4+堆栈大小)处

load_setup:

mov dx, #0x0000

mov cx, #0x0002

mov bx, #0x0200

mov ax, #0x0200+SETUPLEN

int 0x13//利用BIOS中断INT 0x13将setup模块从磁盘第二个扇区开始读到0X90200处，共读4个扇区。如果读出错，则复位驱动器，并重试

jnc ok_load_setup

mov dx, #0x0000

mov ax, #0x0000//复位

int 0x13

j load_setup//重读

ok_load_setup:

mov dl, #0x00

mov ax, #0x0800

int 0x13

mov ch, #0x00

seg cs

mov sectors, cx

mov ah, #0x03//显示一些信息('Loading system...'共24个字符)

xor bh, bh//读光标位置

int 0x10

mov cx, #24//共24个字符

mov bx, #0x0007//显示属性

mov bp, #msg1//指向要显示的字符串

mov ax, #0x1301

int 0x10//显示字符

mov ax, #STSSEG//0x1000

mov es, ax

call read_it//读入system模块

jmpi 0, SETUPSEG//跳转到0x9020:0000(setup.s程序的开始处)

setup.s

head.s