L3 【哈工大_操作系统】操作系统启动

本文主要是介绍L3 【哈工大_操作系统】操作系统启动，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

本节要点：
1、理解 OS 启动过程发生了什么，理解 OS 与 硬件 与 应用 之间的关系
2、本节讲解了 setup 模块 和 system 模块实现的功能

1、计算机上电时，操作系统在硬盘（磁盘）上，为了“取指执行”，需要把操作系统代码放在内存里。

• bootsect.s：将操作系统读入内存（分段读 bootsect.s、setup.s、system.s …）

2、setup.s 模块：完成 OS 启动前的设置，OS 接管硬件

• int 0x15 获得物理内存的大小保存到 ax（#0x88 作为参数）
• [2] 是间接寻址，默认段寄存器是 9000，所以是 0x90002。即将扩展内存数存入 0x90002，使操作系统对内存大小有一个认知
• 把操作系统从 90000 移动到 00000，然后再继续 取指执行

• CS左移4位+IP 只能访问 20位 -> 1M，这种寻址方式无法方位内存 4G 的空间。所以要从16位机（实模式）切换为32位机（保护模式）
• 将值为 #0x0001 赋给寄存器 cr0 来启动保护模式，相当于 CPU 要走另外一条解释执行的电路gdt（不是实模式的左移4位再相加了）
• 再通过 jmpi 赋值 cs 寻找表象，赋值 ip 获得偏移
  ps: 2^10 = 1KB 2^20 = 1MB 2^30 = 1GB 2^32 = 4GB

• gdt 用硬件来实现，相比于软件更快。CS用于选择gdt表中的表象以生成基址（32位），再和ip偏移（32位）相加
• 同样，中断也会根据 int n 去表象中寻找中断处理函数入口地址

• setup 初始化保护模式所用到的 gdt 表

• 前面赋值 cs = 8，因为一个表象是一个字，即两个字节，所以一行8个字节，则8对应第二行。把四个字填入 设计好的硬件电路，按设计来获得 段基址，再加上 ip 来获得寻址。

setup.s 任务总结：
① 读硬件参数（如内存大小）
② 把 system 模块从 90000 移动到 00000，将OS的核心代码一直放在开头
③ 启动保护模式，应用32位的汇编指令跳到 0 地址处执行

3、 system 模块

• BIOS 读 bootsect.s， bootsect.s 读 setup.s、system模块，再执行 setup.s，执行 system模块等。
• system 模块由许多文件组成，这些文件运行的先后顺序，由 Linux/Makefile （操作系统的控制代码）来控制。
• Makefile 通过一堆源码来产生操作系统镜像，再写入0磁道0扇区。（将一堆 .c 源文件生成 .o 文件，再通过链接指令把文件全部链接在一起就有了 system）

• head.s 建立真正的 idt表（中断） 和 gdt表（寻址），之前的临时 gdt 表只是为了跳转到 system 模块来执行
• 此时 head.s 的32位（保护模式），是用的 32位汇编代码，与之前的不一样，现在前面是源操作数，后面是目标操作数了

• c语言中的函数调用：对应的压栈，把函数参数压入栈中， 跳到调用函数去执行，最后再通过 ret 指令从栈中弹出返回地址，并将控制权转移到该地址。
• 从 head.o 进入到 main.c 去执行（汇编调用c文件），实际上和上述操作一样，通过压栈来执行
• 当 main 函数执行完要返回地址，就会回到 L6，查看代码可以发现 L6 是死循环（电脑死机）

• main 函数中包含了各种外设的初始化程序

• 初始化 mem_map 表格，先将其置为0（右移12位，相当于4k，即每次4k大小的内存进行初始化）
• end_mem 在 setup.s 读入了内存的大小4G（0x90002）

系统启动的全过程：将 OS、GDT、IDT等代码放在内存的起始位置，将应用程序放到内存OS的上端。

boot：将 OS 从磁盘读入内存
setup：获得一些硬件参数，启动保护模式
system：head：初始化 gdt 表 和 idt 表main：初始化一堆设备，如：mem_init

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