操作系统学习笔记
0x00 序言
赶上吾爱破解十五周年开放注册, 注册了个账号. 随便翻了翻精品帖子, 看到从0到-1写一个操作系统-0xFF-!!完结撒花!!, 感觉还不错, 于是开始动手实践, 开一个博客记录, 也是督促自己坚持下去.
0x01 操作系统的启动
实模式
刚开机时CPU进入实模式, 因为此时只能使用物理地址.
实模式地址的分布是固定的,以8086为例, BIOS入口在0xFFFF0到0xFFFFF之间, 其中是一个jmp指令, 跳转到真正的BIOS位置. 中断向量表在0x00000到0x003FF. MBR加载地址在0x7C00到0x7DFF.
BIOS(Basic Input/Output System)
基本输入输出系统. 早期存储在ROM中, 现在存储在主板上的一个或多个芯片中. 目前其继承者UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)正在全面取代BIOS.
BIOS首先进行加电自检(Power-On Self-Test), 缩写为POST, 检查CPU, 内存, 主板, 硬盘, 显卡等设备. POST结束后系统BIOS调用其他设备的BIOS对各个设备进行检测和初始化. 如果自检没有出现问题, 将执行启动程序.
Boot
BOOT(靴子), 意为"to load a program into a computer from a disk; to start or ready for use especially by booting a program." BOOTSTRAP(鞋带)
pull oneself up by one’s bootstraps 靠自己自立自强 by one’s own bootstraps 自己努力, 自强
必须先运行程序, 计算机才能启动, 但是计算机不启动就无法运行程序. 这与人没法拽着鞋带把自己拉起来类似. 于是早期工程师们设法先将一小段程序装入内存, 称之为"boot", 意为"自引导程序".
MBR(Master boot record)
BIOS按照设定的启动顺序, 将控制权转移给启动顺序首位的存储设备. BIOS首先寻找他们的MBR, 如果该磁盘的主引导扇区(0柱头, 0磁头, 1扇区, 即前512个字节)最后两字节为0x55和0xaa, BIOS则认为MBR有效, 并将控制权转交给MBR. 如果未找到MBR, BIOS会去启动顺序中下一顺位的设备中寻找. MBR由三部分组成: 启动代码(446字节), 磁盘分区表(16x4字节), 结束标志(0x55, 0xaa 两字节).
Boot Loader
Boot Loader(启动引导程序)用于加载操作系统内核文件. 用户可以用Boot Loader来选择启动不同的操作系统. Windows的Boot Loader是Windows Boot Manager.
操作系统
操作系统内核被载入内存后, 再经过一系列初始化过程完成操作系统的启动.