操作系统的启动

计算机的工作
- 冯诺依曼存储程序思想：将一套程序（函数）存储在内存中，然后取指执行
操作系统的启动
1. x86PC刚开机时，硬件自动配置一些内容
  1. CPU处于实模式（实模式下CS«4+IP）
  2. CS（代码段寄存器）=0xFFFF，IP（指令指针寄存器）=0x0000
  3. 寻址0xFFFF0（ROM-BIOS映射区，Read Only Memory-Basic Input Output System，一片固化的区域）
2. 找到了ROM-BIOS，开始取指执行内存中的第一段程序
  1. 检查RAM、外设、主板、软硬磁盘等，如果重要硬件出问题那操作系统也跑不起来
  2. 将磁盘0磁道0扇区（操作系统的引导扇区）（一个扇区512KB）读入0x7C00处
  3. 设置CS=0x07C0，IP=0x0000（物理地址0x7C00）
3. 执行引导扇区内的程序bootsect.s模块（.s后缀文件是汇编语言）
  1. 段间跳转（start标签）
    1. 将CS:IP从0x07C0:0x0000处移动到0x9000:0x0000处（物理地址0x90000）
  2. 段间跳转后的初始化（go标签）
    1. 统一设置所有段寄存器（DS、ES、SS）与CS相同（0x9000）
    2. 设置堆栈指针SP为0xFF00（在0x9000段内）
  3. 加载setup（load setup标签）
    1. 使用BIOS INT 0x13中断读取setup模块（从第2个扇区开始读取4个扇区），如果出现错误，则先复位磁盘，然后重新读取，成功后跳转到ok_load_setup模块
  4. 获取磁盘参数并显示信息（ok_load_setup标签）
    1. 获取磁盘参数信息
    2. 在显示器上显示引导信息（Loading System…）
    3. 加载Linux内核（system模块）
    4. 引导扇区工作完成，跳转到setup程序（物理地址0x90200）
4. 进入setup.s模块
  1. 初始化设置（start标签）：
    1. 设置DS段寄存器指向0x9000（与bootsect相同的内存区域）
    2. 获取当前光标位置保存到0x90000处
    3. 使用INT 15h AH=88h获取扩展内存大小（1MB以上内存）
    4. 获取硬件信息，结果存入0x90002处
    5. 使用cli关闭中断
  2. 内存重定位（do_move标签内循环）
    1. 将0x10000~0x8FFFF的内核映像（system模块）移动到0x00000开始的位置，使用rep movsw指令，每次移动64KB（0x1000段），循环直到所有内核数据移动完成
  3. 切换到保护模式
    1. 开启A20地址线
      1. 通过8042键盘控制器开启A20地址线
      2. 早期PC中默认关闭A20以实现兼容性，保护模式需要开启它
      3. 检查状态寄存器的第1位（输入缓冲区满标志），等待8042控制器就绪（empty_8042）
      4. 初始化8259中断控制器
    2. 切换到保护模式
      1. 调整CR0寄存器，PE位（bit 0）置1，令CPU进入保护模式
      2. 初始化GDT、LDT表
5. 进入head.s模块
  1. 设置段寄存器、设置堆栈
  2. 初始化IDT（中断描述符表）
  3. 检查A20是否开启
  4. 跳转到页表初始化（after_page_tables部分）
  5. after_page_tables：在页表设置完成后从汇编语言过渡到C语言，然后开始main函数
6. 进入main函数
  1. 执行各种内存、中断、时钟等的初始化（mem_init()、trap_init()、blk_dev_init()等）
  2. 然后进入有关fork()的循环，直到关机都一直循环

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