BIOS 时期

  • BIOS - 创业指导中心

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实模式下的内存布局, 寻址空间 1MB:

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BIOS 的任务

  • 创业指导手册第一条，BIOS 要检查一下系统的硬件是不是都好着呢。
  • 创业指导手册第二条，要有个办事大厅，只不过自己就是办事员。这个时期你能提供的服务很简单，但也会有零星的客户来提要求。
  • 这个时候，要建立一个中断向量表和中断服务程序，因为现在你还要用键盘和鼠标，这些都要通过中断进行的。
  • 这个时期也要给客户输出一些结果，因为需要你自己来，所以你还要充当客户对接人。你做了什么工作，做到了什么程度，都要主动显示给客户，也就是在内存空间映射显存的空间，在显示器上显示一些字符。

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bootloader 时期

操作系统在哪儿呢？一般都会在安装在硬盘上，在 BIOS 的界面上。你会看到一个启动盘的选项。启动盘有什么特点呢？它一般在第一个扇区，占 512 字节，而且以 0xAA55 结束。

在 Linux 里面有一个工具，叫 Grub2，全称 Grand Unified Bootloader Version 2。顾名思义，就是搞系统启动的。

grub2 第一个要安装的就是 boot.img。它由 boot.S 编译而成，一共 512 字节，正式安装到启动盘的第一个扇区。这个扇区通常称为 MBR（Master Boot Record，主引导记录 / 扇区）。

BIOS 完成任务后，会将 boot.img 从硬盘加载到内存中的 0x7c00 来运行。

由于 512 个字节实在有限，boot.img 做不了太多的事情。它能做的最重要的一个事情就是加载 grub2 的另一个镜像 core.img。

  • 引导扇区就是你找到的门卫
  • core.img 就是管理处
    • 由 lzma_decompress.img、diskboot.img、kernel.img 和一系列的模块组成，功能比较丰富，能做很多事情。

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boot.img 将控制权交给 diskboot.img 后，diskboot.img 的任务就是将 core.img 的其他部分加载进来，先是解压缩程序 lzma_decompress.img，再往下是 kernel.img，最后是各个模块 module 对应的映像。这里需要注意，它不是 Linux 的内核，而是 grub 的内核。

lzma_decompress.img 对应的代码是 startup_raw.S，本来 kernel.img 是压缩过的，现在执行的时候，需要解压缩。

在这之前，我们所有遇到过的程序都非常非常小，完全可以在实模式下运行，但是随着我们加载的东西越来越大，实模式这 1M 的地址空间实在放不下了，所以在真正的解压缩之前，lzma_decompress.img 做了一个重要的决定，就是调用 real_to_prot，切换到保护模式，这样就能在更大的寻址空间里面，加载更多的东西。

从实模式切换到保护模式

切换到保护模式要干很多工作，大部分工作都与内存的访问方式有关:

  • 第一项是启用分段，就是在内存里面建立段描述符表，将寄存器里面的段寄存器变成段选择子，指向某个段描述符，这样就能实现不同进程的切换了。
  • 第二项是启动分页。能够管理的内存变大了，就需要将内存分成相等大小的块

保护模式需要做一项工作，那就是打开 Gate A20，也就是第 21 根地址线的控制线。

现在好了，有的是空间了。接下来我们要对压缩过的 kernel.img 进行解压缩，然后跳转到 kernel.img 开始运行。
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切换到了老板角色，你可以正大光明地进入档案馆，寻找你的那本宝典。(选择操作系统)

一旦，你选定了某个宝典，启动某个操作系统，就要开始调用 grub_menu_execute_entry() ，开始解析并执行你选择的那一项。接下来你的经营企业之路就此打开了。 (加载内核到内存.)

当这些事情做完之后，grub_command_execute (“boot”, 0, 0) 才开始真正地启动内核。
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总结

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