Linux 从开机到加电执行 main 函数之前的过程 #

flowchart LR bootsect[执行 bootsect]--> setup[执行 setup]--> head[执行 head.s]--> main[main 函数]

1.1 启动 BIOS，准备中断向量表和中断服务程序 #

• 加电时，内存 RAM 是空的
• BIOS 负责把操作系统内核程序加载到内存中

具体过程：

• 靠硬件完成，将 CPU 的硬件逻辑设计为加电瞬间 CS:IP 指向 0xFFFF0, 即 BIOS 程序入口地址。
• BIOS 在内存中建立中断向量表和中断服务程序。利用中断，才能加载内核程序。

1.2 加载内核程序 #

• 产生 int 0x19 中断，找到并加载启动扇区，从而 bootsecct 程序被拷贝到内存。

  BIOS 负责找到并加载第一扇区，与具体的Linux内核无关，即两头约定 + 定位识别。

• bootsecct 程序复制自身到另一个地方，并调整CS:IP、DS(数据段寄存器)、ES(附加段寄存器)、SS(栈基址寄存器)+SP(栈顶指针).

  意味着从现在起，操作系统已经不需要完全依赖BIOS,可以按照自己的意志进行内存规划和程序执行。

• 执行 int 0x13 中断，加载 setup 程序。

  • 需要传参给中断服务程序，包括指定的扇区和加载的内存信息等；
  • 通过几个通用寄存器来实现传参，非函数调用

• 加载system系统内核程序
• 开始执行 setup 程序，读取机器系统数据，放在原bootsect程序所在的部分内存区域。

1.3 转变为32位模式，为调用 main 函数做准备 #

1. 将 system 系统内核程序复制到 0x00000 的位置
   • 这个位置本来放的是 BIOS 建立的中断向量表和BIOS数据区，相当于废掉了BIOS提供的实模式下的中断服务程序；
   • 同时收回寿命结束的内存空间；
   • 让内核代码占据内存物理地址最开始、最天然、最有利的位置。
   • 这一过程是在关中断的状态下进行。
2. 初始化两个表：
   • GDT(全局描述符表) + GDTR
   • IDT(中断描述符表) + IDTR
3. 打开A20，实现32位寻址
4. 对 中断控制芯片8259A 重新编程