趣谈linux操作系统笔记-从BIOS到bootloader

BIOS

在主板上，有一个东西叫ROM（Read Only Memory，只读存储器）。这和咱们平常说的内存RAM（Read Access Memory，随机存取存储器）不同。而 ROM 是只读的，上面早就固化了一些初始化的程序，也就是BIOS（Basic Input and Output System，基本输入输出系统）。

在x86系统中，将1M空间最上面的0xF0000到0xFFFFF这64K映射给ROM，也就是说，到这部分地址访问的时候，会访问ROM ，当电脑刚加电的时候，会做一些重置的工作，将CS设置为0xFFFF，将IP设置为0x0000，所以第一条指令就会指向0xFFFF0，正是在ROM的范围内。在这里，有一个JMP命令会跳到ROM中做初始化工作的代码，于是，BIOS开始进行初始化的工作

CS：全拼为“Code Segment”翻译为“代码段寄存器”

DS：是 Data Segment 的缩写，翻译为“数据段寄存器”；
SS：是 Stack Segment 的缩写，翻译为“堆栈段寄存器”；
ES：是 Extra Segment 的缩写，翻译为“附加段寄存器”

IP:IP是指令指针寄存器（相当于偏移地址）

1，BIOS 要检查一下系统的硬件

2，要建立一个中断向量表和中断服务程序，

3,检查正常则屏幕显示系统BIOS信息

计算机开机BIOS初始化与MBR操作系统引导详解

bootloader 时期

在 BIOS 的界面上。会有启动盘的选项。一般在第一个扇区，占 512 字节，而且以 0xAA55 结束。这是一个约定，当满足这个条件的时候，就说明这是一个启动盘，在 512 字节以内会启动相关的代码

在 Linux 里面有一个工具，叫Grub2，全称 Grand UnifiedBootloader Version 2。可以通过 grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg 来配置系统启动的选项

使用grub2-install /dev/sda，可以将启动程序安装到相应的位置 grub2

第一个要安装的就是boot.img。它由 boot.S编译而成，一共 512 字节，正式安装到启动盘的第一个扇区。这个扇区通常称为MBR（MasterBootRecord，主引导记录/扇区）。

BIOS完成任务后，会将boot.img从硬盘加载到内存中的0x7c00来运行

由于512个字节实在有限，boot.img做不了太多的事情。它能做的最重要的一个事情就是加载
grub2的另一个镜像core.img

core.img 由lzma_decompress.img、diskboot.img、kernel.img和一系列的模块组成

1,boot.img 先加载的是 core.img 的第一个扇区。如果从硬盘启动的话，这个扇区里面是diskboot.img，对应的代码是 diskboot.S。
2,boot.img 将控制权交给 diskboot.img 后，diskboot.img 的任务就是将 core.img 的其他部分加载
进来，先是解压缩程序 lzma_decompress.img，再往下是 kernel.img，最后是各个模块 module
对应的映像。这里需要注意，它不是 Linux 的内核，而是 grub 的内核。
lzma_decompress.img 对应的代码是 startup_raw.S，本来 kernel.img 是压缩过的，现在执行的
时候，需要解压缩。

在真正的解压缩之前，lzma_decompress.img 需要调用 real_to_prot，切换到保护模式，这样就能在更大的寻址空间里面，加载更多的东西。

从实模式切换到保护模式

需要做以下工作：

第一项是启用分段，就是在内存里面建立段描述符表，将寄存器里面的段寄存器变成段选择子，指向某个段描述符，这样就能实现不同进程的切换了。

第二项是启动分页。能够管理的内存变大了，就需要将内存分成相等大小的块

第三项打开 Gate A20，也就是第 21根地址线的控制线。（在实模式 8086 下面，一共就 20 个地址线，可访问 1M 的地址空间。如果超过了这个限度怎么办呢？当然是绕回来了。在保护模式下，第 21 根要起作用了，于是我们就需要打开 Gate A20。）切换保护模式的函数 DATA32 call real_to_prot 会打开 Gate A20，也就是第 21 根地址线的控制
线

kernel.img 运行

kernel.img 对应的代码是 startup.S 以及一堆 c 文件，在 startup.S 中会调用 grub_main，这是grub kernel 的主函数。在这个函数里面，grub_load_config() 开始解析， grub.conf 文件里的配置信息。
如果是正常启动，grub_main 最后会调用 grub_command_execute (“normal”, 0, 0)，最终会调用 grub_normal_execute() 函数。在这个函数里面，grub_show_menu() 会显示出让你选择的那个操作系统的列表

linux16命令，表示装载指定的内核文件，并传递内核启动参数