操作系统——开机

痛定思痛。 2024-04-01 16:42 36阅读 0赞

**一、操作系统定义**

*  **管理计算机硬件的程序**
 *  **计算机硬件和应用软件之间的一层软件**
 *  **提供接口给上层应用软件****，使应用软件使用计算机硬件**

![20693a770e5e4a5e8917ef78bc1c2844.png][]

*   **操作系统管理：CPU管理、内存管理、终端管理、磁盘管理、文件管理**
 *  **计算机：冯·诺依曼存储程序思想**

![81097324daf0496593bf73034fb894f5.png][]

*  **程序放入内存（存储器）中**
 *  **指针 PC/IP 指向程序地址**
 *  **取指、执行...取指、执行（计算机运行本质）**

**二、计算机开机过程（x86结构）：**

**1.bootsect.s（汇编语言）**

**选择汇编语言的原因：**

**汇编语言每一条指令都能完整、绝对控制变成机器指令，即不会产生无法预知的错误**

*  **CPU刚开机时处于实模式（实模式下寻址方式：CS左移4位+IP：CS<<4+IP）**
 *  **开机时，CS = 0xFFFF，IP = 0x0000（硬件自动设置）**
 *  **寻址：CS：IP = 0xFFFF：0x0000 = 0xFFFF0 （ROM BIOS映射区：固化在内存中，BIOS 程序存放在断电后内容不会丢失的只读内存中****）**
 *  **硬件检查：RAM、键盘、磁盘、显示器...**
 *  **BIOS映射区将启动盘分批分段读入内存**

![f6784066ed5543169fd90bf7d8fcb75a.png][]

*  **将磁盘0磁道、0扇区（引导扇区：bootsect扇区）读入 0x7c00 处**
 *  **PC = CS：IP = 0x07c0：0x0000 =** **0x7c00，即执行bootsect**
 *  **bootsect.s首先将程序从0x7c00处移到0x90000处（PC=CS:IP=0x9000:0x0000=0x90000）**
 *  **执行13号中断（int 0x13），将bootsect后4个扇区setup加载到内存中（setup的起始地址为0x90200）**

![7e23ca487dd542deac2d5f59a45e56da.png][]

*  **读入setup扇区后，执行13号中断****加载system模块（OS代码）到内存****、****10号中断加载logo**
 *  **system模块加载完毕后，跳转到setup扇区起始地址，执行setup.s程序（控制权交给setup.s）**

**bootsect.s的作用：**

*  **将bootsect.s程序移到0x90000处**
 *  **加载setup扇区到内存**
 *  **显示开机logo（人机交互）**
 *  **PC跳转到setup扇区所在内存（0x90200处），控制权交给setup.s**

**2.setup.s**

*  **setup.s通过 int 0x15 获取硬件参数，如物理内存大小**
 *  **获取内存大小放入ax中，ax赋值给 \[2\]（间接寻址）**

*  **setup.s将 CS(DS):IP(SI) = 0x9000:0x0000 = 0x90000位置的代码，****即OS（system模块）移动到0地址（OS代码一直停留在此处）**

> **为什么要将bootsect.s从0x7C00移动到0x90000？**
> 
>  *  **防止OS代码过长，****setup.s移动OS代码到0地址处时，可能破快0x7C00处的bootsect.s代码，所以要移动到0x90000处**

*  **setup.s在最后执行 jmpi 0,8，即进入OS（0地址处）**

![f693e2a91e5b4065bc80ae935687183a.png][]

**保护模式：CS变为执行GDT表（地址变为32位），不再左移4位，变为选择子（即GDT表的索引）；GDT表中为8的索引存放地址+IP =内存（0x0000）**

![739fd84a67224ceda0b7231121c6e242.png][]

*  **setup初始化部分GDT表 （寻址方式以字节（8位）为单位，8个字节1个内存）**
 *  **setup初始化GDT表 ----> 进入保护模式 ---->执行jumpi 0,8（寻址变为32位）**

**setup工作总结：**

*  **读取硬件参数（内存、光标......）**
 *  **OS代码移动到0地址处（一直在此处，直到关机）**
 *  **进入保护模式（PE = 1）**
 *  **运用高级指令（32位寻址），跳转到0地址处执行system模块**

**O通过 makefile 控制代码执行顺序，即加你个OS代码变为镜像**

![b759cba30c8e49198635b724dc2a8295.png][]

**3.system模块（OS代码）：**

*  **system模块第一个为head.s（head.s为32位汇编代码、bootsect.s和setup.s为16位编码），其次为main.c**
 *  **head.s ---->main.c（通过栈实现函数跳转）**
 *  **head.s用来初始化GDT表**
 *  **os的main.c主要进行各种硬件初始化**

![39cf54b2131d454ebc677e17edf45638.png][]

>  **4.系统启动过程总结：**
> 
>  *  **BIOS找到bootsect.s读入、执行...**
>  *  **bootsect.s：**
>     
>      *  **加载setup.s到内存**
>      *  **显示logo**
>      *  **加载system模块**
>      *  **控制权交给setup.s**
>  *  **setup.s：**
>     
>      *  **获取硬件信息**
>      *  **将system模块移到0地址处**
>      *  **初始化部分GDT表，进入保护模式（变为32位寻址方式）**
>      *  **控制权交给system模块head.s**
>  *  **system模块：**
>     
>      *  **head.s**
>         
>          *  **初始化GDT表**
>          *  **初始化IDT表**
>          *  **跳转到main.c**
>      *  **main.c（一直执行，永不返回）：**
>         
>          *  **初始化各种硬件参数**
> 
> **启动盘：读入内存，初始化关键数据化结构！！！**

[20693a770e5e4a5e8917ef78bc1c2844.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/719dd5f4a7c646588e6ae79ffcfbb7b9.png
[81097324daf0496593bf73034fb894f5.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/9036357173274405b4d0832d7fd69b21.png
[f6784066ed5543169fd90bf7d8fcb75a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/9d08cb37f4af4b3eb1bf27e0b11a0c5c.png
[7e23ca487dd542deac2d5f59a45e56da.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/04f9697b199e487b854e7e22b4b787bc.png
[f693e2a91e5b4065bc80ae935687183a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/e9e6fb41b31c449599537b46dc850417.png
[739fd84a67224ceda0b7231121c6e242.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/0efe5d1c30704901a394dcd1154bc637.png
[b759cba30c8e49198635b724dc2a8295.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/9be14fbbe39445bd8a91e245e1ad7067.png
[39cf54b2131d454ebc677e17edf45638.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/01/1869242abfc941838ce016ba7e065301.png