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Linux 系统的初始化 Jinsheng shi goldcattle@ Linux 系统的初始化 本文的内容是讲述从 Linux 系统启动部分。即当你按下 power 键到你看到 login ：的整个过 程牵扯的东西很多很多。所以专门写一个专题来将将这个东西。 本文不局限于 Linux 的启动过程的分析，同时兼顾对系统结构方面的介绍。本文的另外一个 目的是为了自己找工作，复习一下相关的知识。 与这个部分相关的代码主要是： 1、Bootsect.s ，setup.S 和 head.S 2 、Init 目录下面的main.c /arch/i386 下面的其他代码也是很重要的。 1、基础知识 1.1 386 的体系结构 80386 的芯片内部被分为独立的六个处理部件：总线接口部件，执行部件和分段部件， 分页部件，指令预取和指令译码部件。其中分段部件和分页部件统称为 MMU 内存管理部件。 这六个部件是并行工作的，构成了一个 6 级流水体系结构，从而大大提高了处理效率。对于 程序设计人员来讲要了解 386 的寄存器结构要比知道物理上的实现更加重要。80386 的内部 有 30 多个寄存器。其中可以分为如下五类：通用寄存器，段寄存器，系统地址寄存器，控 制寄存器，以及调试和测试寄存器。 1.1.1 通用寄存器： 在应用程序用来对程序的数据进行存取和计算。80386 有 8 个 32 位的通用寄存器，如 下图 1.2 所示。他们是在 16 位寄存器的扩展。故命名为 EAX,EBX,ECX,EDX,EBP,ESI,EDI 和 ESP 。数据可以是 1 位，8 位，16 位，32 位和 64 位(MMX) 。访问寄存器的尺寸可以为 8 位，16 位，和 32 位，并给不同的尺寸赋予不同的名字。比如 EAX 是 32 位，AX 是 16 位， AL 和 AH 是 8 位。 两个附加寄存器保留了当前指令流的状态信息。EIP 寄存器包含的是当前指令的下一条 指令的偏移地址。EFLAGS 中包含了与各个指令相关的信息位。EIP 或 IP 与 CS 段寄存器共 同指出了下一条被执行指令的存储器地址。 EFLAGS 的寄存器包含如下字段： 图 1.1 EFLAGS 寄存器( 图来源于IA32 手册) CF 进位标志 PF 奇偶标志 当某个算术运算操作生成有偶数个 1 时，该位被置位 AF 辅助进位标志 当AL 的寄存器低半个字节发生进位时被置位。由BCD 码控制。 第 1 页(共 50 页) Linux 系统的初始化 Jinsheng shi goldcattle@ ZF 0 标志，如果运算结果为 0，该为被置 1 SF 符号标志 当 SF＝1 时，表明结果是负数。 TF trace 标志。如果 TF ＝1，那么下一条指令执行完后立即触发 INT 1 IF 中断允许标注 如果 IF ＝1 是响应中断的。 DF 是方向标志当 DF=1 时字符串操作从高地址向地址操作。 STD ，CLD OF 指令是溢出标志 IOPL 是个双位字段 可以取 0～3 IOPL 是限定了 CPU 的安全级别。 NT 任务嵌套标志当调用、中断、trace 或者异常引起任务切换时，设置该位为 1 RF 是重新启动的标志 VM 是虚拟 86 模式的标注 AC 此位仅用于 80486 中 图 1.2 通用寄存器 1.1.2 段寄存器 段寄存器中比较重要的是 CS 寄存器，CS 寄存器只能通过 CALL, RET 和 JMP 指令进 行修改。别的指令修改都是违规的。另外段寄存器都配置了一个描述符高速缓存，它保存了 段寄存器的起始地址和段界限和访问权限。这个高速缓存是不能访问的，又称为影子寄存器。 堆栈的实现是通过段寄存器的 SS 和通用寄存器 ESP, EBP 组成的。栈是倒挂的栈，在 调用一个子程序段的时候一般先要开辟一段空间作为栈空间