Linux0.11源码阅读

https://github.com/sunym1993/flash-linux0.11-talk

1. 进入操作系统内核

1. 流程

1. 固件程序 BIOS启动

即为开机启动项，计算机开机后CPU需要执行的第一个程序。BIOS会将磁盘启动区的512个bytes，复制到0x7c00的位置，并跳转CPU至该地址执行。操作系统的启动代码即位于该512个bytes中。

操作系统启动代码的数据地址可以通过设置ds寄存器实现自动的设置基地址，不需要额外去考虑加载到内存后的地址偏移（比如操作系统中数据为一个地址，加载到内存之后这个地址需要根据内存地址修改，实现方式即为ds寄存器）。

BOOTSEG  = 0x07c0			; original address of boot-sector
mov	ax,#BOOTSEG
mov	ds,ax

2. 复制启动区至0x90000并跳转

	INITSEG  = 0x9000			; we move boot here - out of the way
	mov	ax,#BOOTSEG
	mov	ds,ax
	mov	ax,#INITSEG
	mov	es,ax
	mov	cx,#256
	sub	si,si
	sub	di,di
	rep
	movw
	jmpi	go,INITSEG
go:	
	mov	ax,cs
	mov	ds,ax
	mov	es,ax

rep movm复制cx个字，从ds:si 处复制到 es:di 处。即将将内存地址 0x7c00 处开始往后的 512 字节的数据，原封不动复制到 0x90000 处。并跳转至[INITSEG:go]处执行（go的地址是这个标签在文件内的偏移地址），即执行mov ax,cs。

在BIOS执行启动区命令的同时，复制至0x90000并跳转执行。

3. 内存的初步规划

配置数据段寄存器 ds 和代码段寄存器 cs为0x9000，栈顶地址被设置为了 0x9FF00，具体表现为栈段寄存器 ss 为 0x9000，栈基址寄存器 sp 为 0xFF00。

go:	mov	ax,cs
	mov	ds,ax
	mov	es,ax
; put stack at 0x9ff00.
	mov	ss,ax
	mov	sp,#0xFF00		; arbitrary value >>512

4. 加载操作系统其他部分

通过调用BIOS的0x13号中断程序，从磁盘中加载setup，head至内存中。并跳转至setup的内容开始执行。

;通过int 0x13加载setup的4个扇区
load_setup:
	mov	dx,#0x0000		; drive 0, head 0
	mov	cx,#0x0002		; sector 2, track 0
	mov	bx,#0x0200		; address = 512, in INITSEG
	mov	ax,#0x0200+SETUPLEN	; service 2, nr of sectors
	int	0x13			; read it

;通过int 0x13加载system的240个扇区至0x10000
ok_load_setup:
    ...
    mov ax,#0x1000
    mov es,ax       ; segment of 0x10000
    call read_it
    ...
    jmpi 0,0x9020

5. 运行setup，获取系统数据

通过调用BIOS中断，系统数据被存储至0x90000-0x901FF，原先存放boot的代码被覆盖。

内存地址	长度(字节)	名称
0x90000	2	光标位置
0x90002	2	扩展内存数
0x90004	2	显示页面
0x90006	1	显示模式
0x90007	1	字符列数
0x90008	2	未知
0x9000A	1	显示内存
0x9000B	1	显示状态
0x9000C	2	显卡特性参数
0x9000E	1	屏幕行数
0x9000F	1	屏幕列数
0x90080	16	硬盘1参数表
0x90090	16	硬盘2参数表
0x901FC	2	根设备号

后关闭BIOS中断，并将操作系统代码移动至0x0地址。

2. CPU寄存器

ds寄存器

data segment，数据段寄存器。用于在内存寻址时充当段基址的作用。在汇编语言写一个内存地址，只需要写出偏移地址即可。真正的地址为[ds:shift address]

mov ax, [0x0001]
;等同于
mov ax, [ds:0x0001]

由于 x86 为了让自己在 16 位这个实模式下能访问到 20 位的地址线这个历史因素），所以段基址要先左移四位。即ds的实际值为0x07c0

cs 寄存器

code segment，代码段寄存器，CPU 当前正在执行的代码在内存中的位置，就是由 cs:ip 这组寄存器配合指向的，其中 cs 是基址，ip 是偏移地址。

执行jmpi go,0x9000后， cs 寄存器里的值就是 0x9000，ip 寄存器里的值是 go 这个标签的偏移地址。

ss寄存器

stack segment, 栈段寄存器，配合栈基址寄存器 sp 来表示此时的栈顶地址。栈顶地址为 ss:sp

sp寄存器

stack pointer, 栈基址寄存器