计算机系统的启动是一个复杂的过程,启动过程大致可以分为以下几个阶段:

+------计算机系统启动流程----------------------------- --------------------+
|+-----------------+ +------------------+ +----------------+|
|| | | | | ||
|| 管理控制单元上电 |----->| cpu上电 |---->| BIOS引导 ||
|| | | | | ||
|+------------------+ +-------------------+ +-------+---------+|
| | |
| +-------<-------------------------<--------------+ |
| | |
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|+---------+-------+ +------------------+ +----------------+|
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|| 加载OS内核 |----->| 系统软硬件初始化 |---->| 启动init进程 ||
|| | | | | ||
|+------------------+ +-------------------+ +-----------------+|
+-----------------------------------------------------------------------+

其中最开始的2个阶段是属于机械物理过程,最后2个阶段主要是按照一定的顺序来执行软件程序,这几个阶段都较为直观简单,中间的2个阶段从BIOS开始到系统执行内核启动函数start_kernel()结束。

  那么先来说说bios,计算机基本输入输出系统,通俗点讲是保存在ROM的一组程序,计算机系统上电后cpu执行的第一个程序就是bios程序,这里有一个问题:

在系统上电的一瞬间,内存、cpu相关的一些寄存器都是空白的,bios程序是如何开始执行的呢?

  从系统体系的角度看,既然bios不能由软件来触发执行,那么只能由硬件逻辑来实现。Intel 80x86 系列的cpu分为实模式和保护模式,实际上是,在cpu上电的一瞬间即进入实模式运行,同时硬件逻辑将cpu的cs寄存器和ip寄存器设置为:0xFFFF-0x0000,计算机体系将bios程序的入口写死在这个地址上,同时cpu在实模式下的地址即为绝对地址,cpu根据cs+ip找到了bios程序的入口的物理地址,load第一条bios指令到cpu开始执行。bios程序主要干两件事情:硬件检测和配置、加载os 的内核。注意bios程序是不会直接去加载os 内核的,那么:

bios程序为什么不直接加载os 内核, os内核是由谁来加载的呢?

  从硬件设计的角度考虑,如果将内核加载的细节固化在硬件中,那么内核的设计和安装必须严格遵循这一套硬件逻辑,这无疑很大程度上限制了软件的灵活性,另外将内核加载细节固化在bios中,也增加了bios程序的复杂度。因此在bios和内核之间,增加了bootloader软件模块,内核的加载由内核对应的bootloader实现,bios不直接加载内核,bios启动bootloader程序,由bootloader程序来加载内核,对于linux 内核,其bootloader程序就是我们熟知的grub。那么:

bios如果找到bootloader,bios找到bootloader加载到内存后,在执行bootloader前要做哪些初始化?

  接下来以linux os为依据,其他类型的os过程类似,linux kernel的bootloader为所熟知的grub程序(0.93 version),grub 一般会随 linux os一起安装。grub的引导分成了几个阶段:stage1、stage1.5、stage2,软件层面上对应于几个独立的软件模块,stage1的代码文件,是源码目录下stage1/stage1.S,汇编后便成了一个512字节的img,被写在硬盘的0面0道1扇区,作为硬盘的主引导扇区,主引导扇区=主引导记录 MBR+磁盘分区表 DPT。Stage1作为grub引导的开始,并且Stage1被放在磁盘的固定位置0面0道1扇区,因此在硬件逻辑实现上bios例程启动grub引导的过程是:bios通过raw read读0面0道1扇区的512字节到内存,至此bios引导结束,控制权交给grub 并开始grub 引导。

grub的引导流程?

  grub(.93version)的大致引导过程:stage1--->start--->stage1.5--->stage2--->OS kernel。

  

待续~~~~

参考资料:

1、http://www.linuxsir.org/bbs/thread170348.html?pageon=2

2、

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