Linux0.12内核源码解读(2)-Bootsect.S

大家好，我是呼噜噜，在上一篇文章聊聊x86计算机启动发生的事？我们了解了x86计算机启动过程，MBR、0x7c00是什么？其中当bios引导结束后，操作系统接过计算机的控制权后，发生了哪些事？本文将揭开迷雾的序章-Bootsect.S

回顾计算机启动过程

我们先来回顾一下，上古时期计算机按下电源键的启动过程，这里以8086架构为例：

8086、80x86是什么意思?

有许多人不知道 经常遇到的8086、80x86是什么意思？我们简单科普一下：

1. 8086是Intel公司推出的最早，也是最流行的面向个人电脑的CPU型号
2. x86泛指一系列基于Intel 8086且向后兼容的中央处理器指令集架构，由于以“86”作为结尾，因此其架构被称为"x86"
3. 80x86也就是在8086基础上的增强版，包括80286，80386，80486，其后面就是我们所熟悉的奔腾、酷睿、i5、i7等等

寄存器初始化CS:IP

相比于上一篇文章聊聊x86计算机启动发生的事，我们这里再讲细致点，当计算机一按下电源后，8086CPU就处于实模式的状态，此时会将CPU的寄存器初始化为CS=0xFFFF;IP=0x0000，也就是实际物理地址0xFFFF0(CS左移4位+IP)

CS : 代码段寄存器；IP : 指令指针寄存器。CS:IP指向的内容 会被CPU当做计算机指令去执行

那么从地址0xFFFF0中取出来的指令是什么？我们知道当电路通电后，内存是一片空白的，内存断电后 数据是无法保存的，所以BIOS程序需要事先被刷入只读存储器ROM中。物理地址0xFFFF0就是指向这样一段BIOS ROM

CPU是如何和ROM相连的?

那么问题又来了，CPU是如何和ROM相连的？CPU 不仅和ROM相连,还和RAM(俗称内存)，IO接口等设备相连，他们是通过总线相连。还好当时笔者将计算机组成原理好好复习了一遍，不然这部分真挺难理解的。

总线是贯穿整个系统的是一组电子管道，是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质，称作总线，它携带信息字节并负责在各个计算机部件间传递。

总线按系统总线传输信息内容的不同，又可以分为3 种：数据总线、地址总线和控制总线。我们这里用到的就是地址总线，把 0xFFFF0 作为 CPU 的地址总线信号传输出去，去这个地址总线对应的位置处找

由于计算机有多个设备，必然会存在多个设备同时竞争总线控制权的问题，这时候就需要总线仲裁，让某个设备优先获得总线控制权，获得了总线控制权的设备，才能开始传送数据。未获胜的设备只能等待获胜的设备处理完成后才能执行。

我们简单总结一下：当总线仲裁器仲裁通过后，CPU可以依靠地址总线寻址，找到对应设备ROM上地址0xFFFF0处的内容。

拓展可见：什么是计算机中的高速公路-总线？

加载MBR到内存中

当BIOS自检完成，设置启动顺序后，利用 BIOS 的输入功能将启动磁盘的启动扇区MBR(也叫第一扇区,主引导记录)的内容原封不动地搬到内存的0x7C00地址处，并设置CPU寄存器CS=0x07C0，IP=0x0000。到这一步，计算机的控制权将交到操作系统手中！

为什么是0x7C00这个地址？如何得出？别再问了，本文不再解释了，具体看笔者的上一篇文章聊聊x86计算机启动发生的事

对于Linux0.12来说，第一个程序Bootsect.S 编译成二进制后，需要事先放到主引导记录MBR中，MBR大小就是一个扇区的大小512字节,如果这512字节的最后两个字节是0x55AA，表明这个设备可以用于启动。只有这样我们BIOS才能识别它，才能把bootsect.S加载到内存中。

如果不是0x55和0xAA，表明设备不能用于启动，控制权于是被转交给"启动顺序"中的下一个设备。如果到最后还是没找到符合条件的，直接报出一个无启动区的error。

下面我们看下操作系统编译后，存放在储存设备(硬盘)的模块分布：

先简单介绍一下，不必深究，后续文章会娓娓道来：

1. bootsect.s的主要作用就是加载操作系统，把操作系统从硬盘中，加载到内存里去
2. setup.s的主要作用：首先获得光标，内存，显卡，磁盘等硬件参数存放在内存空间中，方便后续程序使用；临时建立gdt、idt表，并且从实模式进入到了保护模式
3. 在linux0.12源码，boot目录下还有一个head.s，在上图中被归于system模块，属于操作系统主体文件，主要是进行进入保护模式之后的初始化工作
4. system模块：就是操作系统的主体，比如文件系统，IO，进程等模块。 Linux0.12 内核 system 模块大约占随后的 260 个扇区。

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