Linux-0.11内核－阅读笔记－第一章

第一章 从开机加电到执行main函数之前的过程

Linux-0.11 源码：http://www.oldlinux.org/Linux.old/Linux-0.11/sources/system/

我打算从CPU的角度来看操作系统加载的过程。

主演：CPU
喽喽1号：内存（RAM）
喽喽2号：BIOS（ROM）
客串人员：软盘

问题：操作系统的 main 函数被执行前，电脑里发生什么？

第一幕：开场

CPU 无所事事，内存（RAM）空空如也，操作系统静静地躺在软盘（硬盘）里。
CPU 的属下只有 BIOS 和内存，指挥不到软盘（硬盘），不在一个大陆板块，但CPU需要从软盘里把操作系统搬运到内存运行起来。只要操作系统搬进了内存，

故事要从一指禅说起！开机按钮一按，CPU就被电了个透心凉！
受到刺激的 CPU 会默认设置寄存器 CS 和 IP 寄存器分别为0xF000和0xFFF0并执行。CS:IP 对应的地址是 0xFFFF0，是 BIOS 程序第一行代码所在。

CS 代码段寄存器：指向CPU当前执行代码在内存中的区域。
IP 指令指针寄存器：记录将要执行的指令在代码段内的偏移地址，和CS组合即为将要执行的指令的内存地址。
0XFFFF0： 一共是20位，因为早期的8086系列CPU的寻址线只有20根。也就是最大为0xFFFFF，五个F。是一个约定好的地址。因为不同厂家的BIOS代码长度不同，为了统一，这个地址的位置存放了一个无条件跳转指令，跳转到 BIOS 真正的代码位置。

BIOS－老中介了。

0xFFFF0 是BIOS程序的入口地址，也就是BIOS程序的第一条指令的位置。

BIOS 固化在一块ROM芯片中的程序。
ROM 只读存储器。出厂后不可擦写。

BIOS程序开始运行，将分别在内存中设置了中断向量表，BIOS数据区，中断服务程序。

中断向量表 由256个中断向量，每个占用4字节：CS+IP，共1024字节即1KB,每个中断向量都指向具体的中断服务程序。

BIOS在这一章里要做的事情就是将操作系统搬运到内存，但老中介BIOS做起事情来，步骤也比较多。

1. BIOS自检

BIOS 代码会先检查设备（自检），这部分内容雨我无瓜，不详述。

在这个过程中，如果按下del或者F2或者F8之类的按钮，就可以进入选择“启动盘”的界面。(此时的界面是BIOS程序的界面，不是操作系统的哦）

我们只看BIOS针对的人，软盘和内存（RAM）。

2. 搬运第一扇区

CPU 执行 BIOS 代码从软盘里加载了第一扇区（操作系统的第一部分代码）到内存的 0x07C00 位置。

第一扇区的代码们有个名字，叫做启动代码，也可以叫张三，啊，不，叫 bootsect, 操作系统代码路径 boot/bootsect.s

BIOS: “好了，接着把余下的扇区全部加载到内存吧！”
CPU：“你在教我做事？！！”
BIOS 卒。。。

内存有了一个扇区，BIOS杀青。就这？太短了吧，BIOS就是搬运一下软盘的第一扇区就结束了？对。

开机启动也就那么回事儿：

内存－我演我自己

cpu会接着执行内存中的 bootsect.s 代码，将 bootsect 自己拷贝到内存的0x90000位置。溜不溜？我拷我自己！

常用寄存器：
DS/ES/FS/GS/SS:存在于CPU中，SS指向栈段，就按栈机制管理。
SP：栈顶指针寄存器，指向栈段的当前栈顶。
栈：stack,以“后进先出”机制运作的内存空间
堆：heap,特指用C语言库函数malloc创建，free释放的动态内存空间。

操作系统运行的第一行代码究竟是什么，不是main函数吗？
当然不是,main还差得远呢。bootsect开头的代码：

BOOTSEG  = 0x07c0			! original address of boot-sector
INITSEG  = 0x9000			! we move boot here - out of the way
...
	mov	ax,#BOOTSEG
	mov	ds,ax
	mov	ax,#INITSEG

mov ax,0x07c0 就是操作系统被执行的第一条命令。了解汇编语言的人一定知道，这是将 0x07c0 赋值给cpu中的 ax 寄存器。

每一个地址都有它的历史意义，这些东西很重要，但又不重要，因为主角是 CPU，它只想要王图霸业的结果，不在乎过程。

为什么 bootsect 要拷贝自己？因为后续的内容还要拷贝到内存，而 bootsect 这部分程序，将来无用，所以在拷贝的过程中将逐渐被后续扇区覆盖。总的来说，就是为了省钱。

bootsect: “没想到吧？！我连我自己都算计！”

bootsect 会加载 setup 扇区。等到程序将所有操作系统加载到内存以后，就要跳转到main函数了。此时已经运行到了 head.S ：

after_page_tables:
	pushl $0		# These are the parameters to main :-)
	pushl $0
	pushl $0
	pushl $L6		# return address for main, if it decides to.
	pushl $_main
	jmp setup_paging
L6:
	jmp L6			# main should never return here, but
				# just in case, we know what happens.

“_main” 也就是 C语言的 main 标识符。从此，开始了C语言编写的操作系统征程。
main函数其实平平无奇：

CPU－隐世强者

在所有的事件中 CPU 仿佛举足轻重，又仿佛不着痕迹，可能，这就是隐世强者吧。CPU将来还会做什么惊天动地的事儿呢？

我想要以小说的口吻，写一下内核相关的内容，但自己了解也不深，可能描述有些乱，先写下来。
先发布一回。
main函数里到底有什么内容呢？欲知详情，下回分解。