Linux开机过程的分析(关于bootsect.S)

本文的目的，在于将linux kernel的boot部分做一个介绍，因为笔者觉得很少有这样的 文章来介绍一个操作系统最最开始的一步----把kernel本身载入至内存中，同时进行一些 机器相关(machine dependent)的初始化工作，由于linux刚好使用的是大家最熟悉的386， 486系列PC，所以在说明其程序流程时，也刚好可以对其相关的PC硬体架构做探讨，可以 说是一举两得。不过，我必须假设读者对于汇编语言及PC最基础的架构，如寄存器，分段， 分页，中断服务等有大概的认识。
　　读者可在linux source code的linux/arch/i386/boot子目录下（本文以2.2.5版本为例）找到几个以.S作为副档名的组合语言档， 本文要说明的即是其中的bootsect.S及setup.S两个档案，及尽量简单地说明其所牵涉的 相关硬件部份。
bootsect.S
　　这个程序是linux kernel的第一个程序，包括了linux自己的bootstrap程序，但是 在说明这个程序前，必须先说明一般IBM PC开机时的动作(此处的开机是指"打开PC的电源"):
　　一般PC在电源打开时，是由内存中地址FFFF:0000开始执行(这个地址一定在ROMBIOS 中，ROMBIOS一般是在FE000h到FFFFFh中)，而此处的内容则是一个jump指令，jump到另 一个位于ROMBIOS中的位置，开始执行一系列的动作，包括了检查RAM，keyboard，显示 器，软硬磁盘等等，这些动作是由系统测试码(system test code)来执行的，随着制作 BIOS厂商的不同而会有些许差异，但都是大同小异，读者可自行观察自家机器开机时， 屏幕上所显示的检查讯息。
　　紧接着系统测试码之后，控制权会转移给ROM中的启动程序(ROM bootstrap routine)， 这个程序会将磁盘上的零道零扇区读入内存中(这就是一般所谓的bootsect，如果你曾 接触过电脑病毒，就大概听过它的大名)，至于被读到内存的哪里呢?----绝对位置07C0 :0000(即07C00h处)，这是IBM系列PC的特性。而位在linux开机磁盘的bootsect上的正 是linux的bootsect程序，也就是说，bootsect是第一个被读入内存中并执行的程序。 现在，我们可以开始来看看到底bootsect做了什么。

第一步  
　　首先，bootsect将它"自己"从被ROMBIOS载入的绝对地址0x7C00处搬到0x90000处， 然后利用一个jmpi(jumpindirectly)的指令，跳到新位置的jmpi的下一行去执行，关键 的汇编代码如下:
! ld86 requires an entry symbol. This may as well be the usual one.
.globl    _main
_main:
#if 0
    int    3
#endif
    mov    ax,#BOOTSEG                 // BOOTSEG=0x07C0
    mov    ds,ax
    mov    ax,#INITSEG                   //  INITSEG=0x9000
    mov    es,ax
    mov    cx,#256                            // cx寄存器用作计数器
    sub    si,si
    sub    di,di
    cld               //    CLD（CLear Direction flag）则是清方向标志位，也就是使DF的值为0，
                        //    在执行串操作时，使地址按递增的方式变化，这 样便于调整相关段的的当前指针。
                        //    这条指令与STD（SeT Direction flag）的执行结果相反，即置DF的值为1。
    rep              //     MOVSB（MOVe String Byte）：即字符串传送指令，这条指令按字节传送数据。
                        //       通过SI和DI这两个寄存器控制字符串  的源地址和目标地址，比如DS:SI这段地址的N个字节
                         //     复制到ES:DI指向的地址，复制后DS:SI的内容保持不变。 而REP（REPeat）指令就是“重复”的意思，