操作系统的启动

明确：

1、编译器将程序翻译成了机器指令，CPU执行的是机器指令。

2、操作系统本身也是个程序，执行之后会生成一大堆机器指令。

回顾：当按下开机键的那一刻，在主板上提前写死的固件程序 BIOS 会将硬盘中启动区的 512 字节的数据，原封不动复制到内存中的 0x7c00 这个位置，并跳转到那个位置进行执行。（只要硬盘中的 0 盘 0 道 1 扇区的 512 个字节的最后两个字节分别是 0x55 和 0xaa，那么 BIOS 就会认为它是个启动区。）所以作为操作系统的开发人员，仅需要把操作系统最开始的那段代码，编译并存储在硬盘的 0 盘 0 道 1 扇区即可。之后搬运工BIOS就会把它放到内存去跳转执行。

 

 

 

 Linux-0.11 的最开始的代码，就是这个用汇编语言写的 bootsect.s，位于 boot 文件夹下。通过编译，这个 bootsect.s 会被编译成二进制文件，存放在启动区的第一扇区。

 

 随后就会由 BIOS 搬运到内存的 0x7c00 这个位置，而 CPU 也会从这个位置开始，不断往后一条一条语句无脑地执行下去。之后的一切将从这两行代码开始：

mov ax,0x07c0
mov ds,ax

　　这段代码是用汇编语言写的，含义是把 0x07c0 这个值复制到 ax 寄存器里，再将 ax 寄存器里的值复制到 ds 寄存器里。那其实这一番折腾的结果就是，让 ds 这个寄存器里的值变成了 0x07c0。

 

 当我们写一段汇编语言时，实际上仅仅写了偏移地址，比如：

mov ax, [0x0001]

　　相当于

mov ax, [ds:0x0001]

　　ds是一个16位的段寄存器，具体表示数据段寄存器，在内存寻址时充当段基址的作用。ds 是默认加上的，表示在 ds 这个段基址处，往后再偏移 0x0001 单位，将这个位置的内存数据，复制到 ax 寄存器中。

        这个 ds 被赋值为了 0x07c0，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。那 0x07c0 左移四位就是 0x7c00，那这就刚好和这段代码被 BIOS 加载到的内存地址 0x7c00 一样了。也就是说，之后再写的代码，里面访问的数据的内存地址，都先默认加上 0x7c00，再去内存中寻址。

因为BIOD规定死了把操作系统代码加载到内存 0x7c00，所以里面的各种数据都被偏移了这么多，所以把数据段寄存器ds设置为这个值，方便了之后访问内存时利用这个段基址进行寻址。

 

 之后的代码：

mov ax,0x07c0
mov ds,ax
mov ax,0x9000
mov es,ax
mov cx,#256
sub si,si
sub di,di
rep movw

　　sub si,si意思位si=si - si，si是寄存器，这个举动将寄存器里的值清零。此时几个寄存器分别被赋初值

 

赋值为了执行：

rep movw

　意思是     “重复执行后面的指令    字（16位）"，执行cx=256次，从 ds:si 处复制到 es:di 处，一次复制两个字节。这条命令就是为了将内存地址 0x7c00 处开始往后的 512 字节的数据，原封不动复制到 0x90000 处。

 

 后面接一个跳转指令

jmpi go,0x9000
go: 
  mov ax,cs
  mov ds,ax

　　jmpi 是一个段间跳转指令，表示跳转到 0x9000:go 处执行。go 是一个标签，最终编译成机器码的时候会被翻译成一个值，这个值就是 go 这个标签在文件内的偏移地址。这个偏移地址再加上 0x90000，就刚好是 go 标签后面那段代码 mov ax,cs 此时所在的内存地址了。

那假如 mov ax,cx 这行代码位于最终编译好后的二进制文件的 0x08 处，那 go 就等于 0x08，而最终 CPU 跳转到的地址就是 0x90008 处。

总结：一段 512 字节的代码和数据，从硬盘的启动区先是被移动到了内存 0x7c00 处，然后又立刻被移动到 0x90000 处，并且跳转到此处往后再稍稍偏移 go 这个标签所代表的偏移地址处，也就是 mov ax,cs 这行指令的位置。简称”自己给自己挪地方“  为甚末跳转？

这些指令都是cpu中的

go: mov ax,cs
    mov ds,ax
    mov es,ax
    mov ss,ax
    mov sp,#0xFF00

　　这段代码的直意思就是把 cs 寄存器的值分别复制给 ds、es 和 ss 寄存器，然后又把 0xFF00 给了 sp 寄存器。cs 寄存器表示代码段寄存器，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。

其实操作系统在做的事情，就是给如何访问代码，如何访问数据，如何访问栈进行了一下内存的初步规划。其中访问代码和访问数据的规划方式就是设置了一个基址而已，访问栈就是把栈顶指针指向了一个远离代码位置的地方而已。