跟大师学习系统编程---操作系统加载（1）

简介

本文选取linux 0.11版本，描述操作系统是如何加载起来的。读者可以参考《linux内核完全注释》这本书，作者赵炯。本文主要选取这一主题最重要的方面进行说明。

当开发linux 0.11版本时，linus torwards自己的pc是80386的cpu。

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。

注意：这里有一个可启动设备的概念。相信大多数同学安装过windows操作系统，在BIOS设置菜单中可以设置可启动设备的优先顺序，假定系统中只有2种可启动设备，一块硬盘和一块光盘。并且设置成了硬盘优先，那么会出现一种状况：无法安装新的操作系统，因为始终启动硬盘中已经存在的操作系统。 此时，就需要进入BIOS设置菜单中，调整可启动设备优先顺序，优先启动光盘，保存配置重启后。BIOS检测到光盘中有可启动系统，则执行光盘中的程序，然后我们就可以安装操作系统了。

启动

.globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss
.text
begtext:
.data
begdata:
.bss
begbss:
.text

SETUPLEN = 4                ! nr of setup-sectors
BOOTSEG  = 0x07c0           ! original address of boot-sector
INITSEG  = 0x9000           ! we move boot here - out of the way
SETUPSEG = 0x9020           ! setup starts here
SYSSEG   = 0x1000           ! system loaded at 0x10000 (65536).
ENDSEG   = SYSSEG + SYSSIZE     ! where to stop loading

! ROOT_DEV: 0x000 - same type of floppy as boot.
!       0x301 - first partition on first drive etc
ROOT_DEV = 0x306

上述代码使用了8086的汇编语言，当前CPU工作在实模式。本段代码声明了数据段，代码段，BSS段（未初始化数据段）当前是共享的。上述那些常量并不占用内存，只在实际使用的时候替换对应的汇编指令？

需要说明的是：BOOTSEG = 0x07c0这个地址即OS与BIOS之间的约定，BIOS将操作系统的第一行代码加载到这个位置。不同的CPU架构，这个代码位置是不同的。

entry start
start:
mov ax,#BOOTSEG
mov ds,ax
mov ax,#INITSEG
mov es,ax
mov cx,#256
sub si,si
sub di,di
rep
movw
jmpi    go,INITSEG
go: mov ax,cs

start开始即为操作系统的第1条可执行语句（mov ax,#BOOTSEG），其存放位置就是0x07c00。

这段代码的含义是将自身（512字节）拷贝到另外一个内存区（INITSEG）区域。即从内存（0x07c00–0x07e00）拷贝到（0x90000–0x90200)。然后跳转到0x90000对应的内存区去执行go标签对应的语句——即已经在另外一个内存区执行了指令mov ax, cs了。原来的内存区中只会执行前十行代码。

为什么需要将这512字节的代码和数据移动到另外一个地方，不移动行不行？ 在后面的代码会看到，启动代码分成了3部分

bootsect.s

setup.s

system(剩余的的内核代码打包而成）

bootsect.s主要负责将setup.s和system加载进内存。考虑到中断向量表在0地址附近，在setup.s中还需要使用，所以system先加载到0x10000以后。并且linus 为system预留了0x80000字节空间（在当时看，这个空间足够了）。

当setup.s使用完中断向量（利用中断获取一些硬件配置参数）以后，则把system从0x10000~0x8ffff移动到0x00000~0x7fffff。因此，setup.s必须处于0x90000以后，否则setup.s执行system移动过程中会修改代码自身（假定setup.s放在0x00000~0x10000内存区）。

而且setup.s获取到的参数也必须保存在0x90000以后。否则其会修订system代码或者被system代码修改。

结论：bootsect.s移动到0x90000不是必须的，但setup.s移动到0x90000之后是必须的，linus torwards先移动了bootsect.s，然后让setup.s(0x90200)位于bootsect.s之后，最后setup.s获取的参数覆盖bootsect.s(0x90000~0x90200)的内存区。到达了上述要求。

加载setup.s到0x90000之外是必须的，且setup.s的数据存储在0x90000之外也是必须的。