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linux系统启动过程分析(上) 内容介绍 本章我们将通过源代码分析操作系统引导的过程，所谓引导就是开机通电后，硬件系统是如何将磁盘中的操作系统调入到内存中运行，然后将控制权交给操作系统的全部过程。 现在操作系统都运行在保护模式下，因此保护模式编程以及分页式内存管理是首先需要介绍的。 由于引导部分使用了两种汇编语言，因此有必要介绍一下ATT汇编语言。 本章内容 与启动有关的背景知识 PC/AT组成与引导原理 80X86保护模式初步 Linux0.01启动分析 引导过程的描述 Boot.s的分析 ATT汇编语言初步 head.s的分析 第一节与启动有关的背景知识 PC/AT组成与引导原理 80X86保护模式初步 PC/AT组成与引导原理 PC/AT总体组成 主存储器、BIOS和CMOS存储器 I/O寻址和访问控制 中断控制 PC/AT组成框图 现代pc机芯片组 控制卡和控制器大多已经被集成在少数几个超大规模芯片上，最主要的是连接CPU内存和AGP视频控制器的北桥芯片MCH(Memory Controller Hub,内存控制器集线器和连接中低速控制器（PCI总线，IDE硬盘借口，USB端口等）的南桥芯片ICH(Input/Output Controller Hub,输入/输出控制集线器) 虽然总线接口发生很大变化，但编程模式仍然保持一致。操作系统要负责管理这些控制卡和控制器。 主存储器、BIOS和CMOS存储器 BIOS用作开机后的自检，然后将操作系统的引导程序加载到0x7c00处，并条转到这个地方执行 BIOS程序固化在主板的ROM芯片中(Flash Rom)，拥有访问硬件的程序，并且也使用了中断机制，因此配置了中断向量表，但linux系统在加载之后就抛开bios不在依赖bios访问硬件，原来的中断向量表也重新配置 CMOS存储器（64-128B）存放实时钟信息和系统硬件配置信息。这部分存储器采用独立的地址空间，通常和RTC(real time chip)芯片集成在一起，RTC芯片（PC/AT采用Motorola的MC146818）在开机时为操作系统提供当前时间日期（time_init()）然后就没什么用了。 BIOS ROM 早期的BIOS多为可重写EPROM芯片，上面的标签起着保护BIOS内容的作用，因为紫外线照射会使EPROM内容丢失，所以不能随便撕下。现在的ROM BIOS多采用Flash ROM(快闪可擦可编程只读存储器)，通过刷新程序，可以对Flash ROM进行重写，方便地实现BIOS升级。　　目前市面上较流行的主板BIOS主要有Award BIOS、AMI BIOS、Phoenix BIOS三种类型。Award BIOS是由Award Software公司开发的BIOS产品，在目前的主板中使用最为广泛。Award BIOS功能较为齐全，支持许多新硬件，目前市面上主机板都采用了这种BIOS。　　AMI BIOS是AMI公司出品的BIOS系统软件，开发于80年代中期，它对各种软、硬件的适应性好，能保证系统性能的稳定，在90年代后AMI BIOS应用较少；Phoenix BIOS是Phoenix公司产品，Phoenix BIOS多用于高档的原装品牌机和笔记本电脑上，其画面简洁，便于*作，现在Phoenix已和Award公司合并，共同推出具备两者标示的BIOS产品。 I/O寻址 独立编址和统一编址 I/O控制期或控制卡通过端口（数据端口、命令端口、状态端口）被CPU进行访问，对端口进行独立于存储器地址之外进行编址称为独立编址，否则就是统一编址。 PC兼容机主要使用独立编址，使用专门的I/O指令访问端口 PC兼容机也部分采用了统一编址方式，比如CGA显示内存的地址就直接占用地址空间0xB800-0xBC00，直接用内存操作指令对该区域写就可以在屏幕上显示一个字符 早期的ISA总线的PC其I/O地址空间为0x000-0x3FF，共1024个端口地址可用 现代基于PCI总线的PC其I/O地址空间为0x0000-0x3FFF，共64KB个端口地址可用（LINUX中使用命令cat /proc/ioports可以查看I/O地址使用情况） I/O访问控制 循环查询方式（能立即返回信息才采用） CPU在程序中循环查询设备的状态来判断是否可以进行数据交换 不需要特别的硬件支持 编程简单 中断处理方式（大多数设备采用） 需要中断控制器的支持 I/O设备通过中断控制器向CPU发出请求 DMA传输方式（外部存储器设备采用） 需要DMA（Direct Memory Access）控制器的支持 I/O设备和内存间通过DMA直接批量传输数据，其间无需CPU的干预（仅在启动和结束的时候通过中断方式通知CPU或者接受CPU的命令）