Linux內(nèi)核剖析——操作系統(tǒng)的啟動

一.總體功能

1.從通電到BIOS跳轉(zhuǎn)

1.1 CPU在通電后,先進入實模式昂灵,設置CS=0XFFFF,IP = 0X0000(指向BIOS)
1.2 BIOS進行執(zhí)行系統(tǒng)監(jiān)測溉旋,并且在地址=0處初始化中斷向量
1.3 將啟動設備的第一個扇區(qū)(引導扇區(qū),512B)讀入0x7c00處
1.4 設置CS=0X07C0,IP=0X0000,跳轉(zhuǎn)到該地址

2.BootSect.S

2.1 跳轉(zhuǎn)到0x7c00時立哑,該部分存放的是BootSect.S的程序,操作系統(tǒng)的所有故事從這開始
2.2 開始執(zhí)行后岖食,把自身移動到地址0x90000處,并把setup.S讀入到0x90200處,內(nèi)核其他部分被讀入到0x10000處
機器從接電到開始的執(zhí)行順序如圖

程序執(zhí)行順序

3.setup.S

3.1 進入setup.后舞吭,將會自動識別主機的某些特性和VGA卡類型泡垃,并可以要求用戶選擇顯示模式。
3.2 將系統(tǒng)從0x10000處移動到0x0000處羡鸥,進入保護模式并跳轉(zhuǎn)到系統(tǒng)模塊

4.head.S

設置并加載IDT,GDT蔑穴,分頁,CPU,并調(diào)用main.C中的main程序

5.Main.c

執(zhí)行main程序

6.系統(tǒng)啟動程序轉(zhuǎn)移圖

程序轉(zhuǎn)移圖

7.部分說明

7.1 bootsect.s為什么不直接移動內(nèi)核程序位置兄春,而要在setup.s中移動?
ans:

setup.s中的部分代碼需要用到BIOS提供的中斷向量表獲取系統(tǒng)信息澎剥,在使用完BIOS之后才可將該區(qū)域覆蓋。

  1. 2 僅在內(nèi)存中加載了上述內(nèi)核功能并不能讓Linux系統(tǒng)運行赶舆,仍需要有完整的基本文件系統(tǒng)支持哑姚,即稱為根文件系統(tǒng)。Linux0.12 使用了Minix的文件系統(tǒng)

二.BootSect.S 代碼解析

主要作用

該程序的主要作用是把自己移動到0x90000處并執(zhí)行芜茵,把第二個扇區(qū)開始的四個扇區(qū)的Setup.s模塊加載到bootsect.s之后叙量,使用0x13中斷取用當前引導盤的參數(shù),并顯示Loading system字符串九串。隨后確定根文件系統(tǒng)的設備號绞佩,保存于root_dev,最后跳轉(zhuǎn)到setup處去執(zhí)行setup.s程序猪钮。后綴是大寫的S品山,可以使用GNU C的預處理功能。

核心代碼

BOOTSECT = 0X07C0
INITSEG = 0X9000
SETUPSEG = 0X9020
mov ax,#BOOTSECT
mov ds,ax
mov ax,#INITSEG 
mov es,ax
mov cx,256
sub si,si
sub di,di
rep
movw //將DS:SI的內(nèi)容賦值道ES:DI中烤低,即把自身移動到0x90000處
jmpi go,INITSEG//因為程序空間已經(jīng)移動肘交,所以需要使用jmpi指令進行繼續(xù)執(zhí)行
go:
mov ax,cs
mov ds,ax
mov es,ax
mov ss,ax//把段寄存器全部初始化為當前代碼段
mov sp,0xff00//初始化棧
....//略過其余代碼
load_setup://載入setup程序
xor dx,dx 
mov cx,0x0002//扇區(qū)號為2
mov bx,0x0200
mov ax,0x0200+SETUPLEN//從第二個扇區(qū)開始,讀4個扇區(qū)
int 0x13
//以上初始化0x13參數(shù)扑馁,并進行讀取扇區(qū)涯呻,讀入到es:bx
jnc ok_load_setup
xor dx,dx
xor cx,cx
int 0x13
j load_setup
ok_load_setup:
//..略去打印loading system部分
call read_it//讀磁盤上的system模塊
jmpi 0,setupseg//跳轉(zhuǎn)到setup.s
//

三.Setup.S 代碼解析

主要作用

利用BIOS中斷讀取機器系統(tǒng)數(shù)據(jù)凉驻,并將這些數(shù)據(jù)保存到0X90000的位置,覆蓋掉BootSect.s的數(shù)據(jù)复罐,這些參數(shù)將被內(nèi)核中的相關程序使用
接著將system模塊移動到0x0000處涝登,加載idtr和gdtr,開啟CPU保護模式效诅,并跳轉(zhuǎn)到最前面的head.S運行
為了能讓head.S在保護模式中運行胀滚,本程序中臨時設定了IDT和GDT,并在GDT中設置了當前內(nèi)核代碼段的描述符和數(shù)據(jù)段的描述符

核心代碼

start:
mov ax,INITSEG
mov ds,ax//將DS設置為INITSEG
mov ah,0x03
xor bh,bh
int 0x10
mov [0],dx//通過中斷取得光標位置
mov ah,0x88//獲取擴展內(nèi)存中斷的功能調(diào)用
int 0x15
mov [2],ax//存儲擴展內(nèi)存數(shù)值
....//進行一系列參數(shù)獲取
cli //不允許中斷
mov ax,0x0000
cld
do_move:
mov es,ax//目的地址
add ax,0x1000
cmp ax,0x9000//是否已經(jīng)移動玩
jz end_move//是填帽,則跳轉(zhuǎn)
mov ds,ax//源地址
sub di,di
sub si,si
mov cx,0x8000//移動64KB
rep
movsw
jmp do_move
call empty_8042//選通A20地址控制線蛛淋,為了能使用1MB以上內(nèi)存
mov al,0xd1
out 0x64,al
call empty_8042
mov al,0xdf
out 0x60,al
call empty_8042
mov ax,0x0001
mov cr0,ax//開啟保護模式
jmpi 0,8//保護模式尋址,查詢GDT進入0地址處

四.head.S 代碼解析

notice:

head.s使用AT&T匯編編寫篡腌,語法略有不同

主要作用

加載各個數(shù)據(jù)段寄存器褐荷,重新設置中斷描述符表idt,重新設置GDT嘹悼,檢測A20地址線是否打開叛甫,設置分頁后,打開main

核心代碼

//主要就是調(diào)用main函數(shù)杨伙,過于簡單其监,不寫了
?著作權歸作者所有,轉(zhuǎn)載或內(nèi)容合作請聯(lián)系作者
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