Linux内核启动顺序

使用内核：linux0.11

参考文档：linux内核设计的艺术  英文名：The Art of Linux Kernel Design

一、

开机加电的一瞬间，内存中什么都没有，CPU只能执行内存中的东西，所以只有把硬盘（软盘）中的操作系统

程序加载到内存中，BIOS可以将操作系统程序加载到内存中，而BIOS又是如何启动的？

Intel 80x86系列CPU可以在16位 实模式和32位 保护模式运行，为了兼容，硬件设计为加电进入16位实模式运行，

同时CPU加电强行将CS（代码段寄存器）设为0xFFFF，IP（指令指针寄存器）为0x0000，CS：IP为0xFFFF0，这个地址即BIOS，BIOS存于ROM，断电不丢
解释：

IP指令指针寄存器，存在于CPU中，记录将要执行的指令在代码段内的偏移地址，与CS组合即为要执行的指令的内存地址。

实模式为绝对地址IP为16位，保护模式为线性地址，IP为32位，32位下IP叫EIP

个人理解：CS指向内存区域（内存被划分为几个区域）IP为这个区域的偏移

二、

随着BIOS程序的执行，BIOS会检测显卡、内存等。有一项对启动操作系统至关重要的工作，BIOS会在内存中建立中断向量表和中断服务程序，256个中断向量，每个向量两个字节是CS的值，两个字节是IP的值

因此占用1KB的内存空间（0x0000~0x003FF）构建中断向量表，并在紧挨着它的位置用256字节的内存空间构建BIOS数据区（0x00400~0x004FF），在大约56KB以后的位置（0x0E2CE）加载8KB左右的与中断向量表对应的若干中断服务程序

0x0 中断向量表   0x003FF

0x00400  BIOS数据区   0x004FF

0x0E2CE 中断服务程序（8K左右） 0x0FFFE

按照 中断类型号 从小到大的顺序存储对应的中断向量，总共存储256个中断向量。在 中断响应 过程中，CPU通过从接口电路获取的 中断类型号 （中断向量号）计算对应中断向量在表中的位置，并从中断向量表中获取中断向量，将程序流程转向 中断服务程序 的入口地址。

中断类型号 和中断向量之间有下面的关系：  中断类型号×4=存放中断向量的首地址 

三、利用中断服务程序把系统内核从硬盘（软盘）加载到内存

正式将软硬盘中断操作系统服务程序加载到内存，Linux0.11分三批加载代码

1.加载第一部分代码——引导程序（bootsect）（软盘中的第一个扇区）

BIOS中断 int 0x19把第一扇区bootsect加载到内存

计算机硬件体系结构的设计与BIOS联手操作，让CPU接收一个int 0x19的中断，查表得到中断服务程序入口地址，该程序的作用
就是把软盘第一个扇区中的512B加载到内存中（0x7C00）,该扇区就是Linux0.11中的bootsect.s，这是上电开始后，内存中第一次
有了Linux的代码

2.加载第二部分代码——setup（软盘中的第2到第5个扇区）

1)为了加载第二第三批代码，bootsect要先规划内存

2)接下来bootsect启动程序将它自身（512B）从内存0x07C00（BOOTSEG）复制到0x90000（INITSEG）

3)借助BIOS提供的 int 0x13中断来加载setup这个程序，加载到内存的SETUPSEG(0x90200)

3.加载第三部分代码——system模块（软盘中的240个扇区）

同样借助BIOS提供的 int 0x13中断，将system模块加载至内存的SYSSEG(0X10000)的120KB

4.启动setup程序

至此，bootsect任务完成，通过jmpi 0,SETUPSEG跳转至setup程序的加载位置， setup的作用是获取及其系统数据为以后main函数执行时发挥作用

四、开始向32位模式转变，从实模式到保护模式的转变

    （打开32位寻址空间、打开保护模式、建立保护模式下的中断响应机制、建立内存分页机制）

     1.关中断，将CPU的标志寄存器（EFLAGS）中断允许标志（IF）置0（关掉BIOS的那些中断，建立自己新的                中断）

     2.setup将0x10000的内核程序拷贝到0x00000

    

    3.创建两个表，中断描述附表和全局描述附表

GDT 全局描述附表  可理解为所有进程的总目录表，用于完成进程中各段的寻址，现场保护与现场恢复

GDTR GDT可放到内存任何位置，GDTR就是寻找GDT的寄存器

IDT 中断描述附表  中断服务程序的入口地址，类似实模式下的中断向量表

IDTR 同GDTR

4.打开 A20， 从此变为32位，32根地址线寻址