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《linux 0.12内核完全剖析》--启动代码分析

发表于 更新于 分类于 ， Valine：

笔记重点：
linux 0.12的启动代码能够给我们分析最新的linux代码给予一定的启示，启动代码虽然只有三个文件，但是对读者分析能力的要求比较高，主要是在对汇编语言以及x86编程体系的理解,以下是对linux 0.12启动代码的简要说明，对分析很重要

  • bootsect.S文件主要的目的是加载setup.S和内核模块
  • setup.S 主要目的是通过biso中断读取机器的系统数据
  • head.s 主要目的是内核初始化之前的环境配置，也就是32位保护模式运行做准备
1. 三段代码都涉及代码的移动

主要目的是为了空间复用,代码是从0x7C00开始执行，第一段代码就将bootsect.S的代码移动到绝对地址0x9000处然后再执行

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entry start
start:
	mov	ax,#BOOTSEG 	"BOOTSEG为0x7C0
	mov	ds,ax
	mov	ax,#INITSEG     "0x9000
	mov	es,ax
	mov	cx,#256         "512字节
	sub	si,si           "si = 0x0000
	sub	di,di           "di = 0x0000
	rep                 "cx递减1 直到cx为0
	movw                "移动一个字
	jmpi	go,INITSEG  "跳转到0x9000执行
2. 机器的系统数据都是通过BIOS的功能获取到的，内核初始化的时候都要利用到这些数据
  • 最初读取加载内核代码是使用的BIOS的INT 0x13
  • setup.S中利用BIOS的INT 0x15功能读取内存的大小
  • 其他硬件数据
3. setup.S的主要目的是设置中断向量表述表和全局描述符表，以开启内核的32位保护模式

描述符表的定义是在setup.S的567行开始

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gdt:
	.word	0,0,0,0		! dummy

	.word	0x07FF		! 8Mb - limit=2047 (2048*4096=8Mb)
	.word	0x0000		! base address=0
	.word	0x9A00		! code read/exec
	.word	0x00C0		! granularity=4096, 386

	.word	0x07FF		! 8Mb - limit=2047 (2048*4096=8Mb)
	.word	0x0000		! base address=0
	.word	0x9200		! data read/write
	.word	0x00C0		! granularity=4096, 386

idt_48:
	.word	0			! idt limit=0
	.word	0,0			! idt base=0L

gdt_48:
	.word	0x800		! gdt limit=2048, 256 GDT entries
	.word	512+gdt,0x9	! gdt base = 0X9xxxx

设置GDT寄存器和IDT寄存器是在139行

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lidt idt_48
lgdt gdt_48

idt_48h和gdt_48就是上面定义的
是一个6字节长的数据，前2字节是表的长度，后4字节是表的基地址，设置cr0的第0位为1开启保护模式

4. 这里有非常详细的8259A的编程资料

没有学过微机接口的同学可能对8259A的结构不够了解也是没有关系，了解这些对中断系统的了解比较关键

5. head.s最关键的地方是在32位保护模式下开启内存的分页处理机制

cr3寄存器是记录页目录的基地址，cr0的PG位置1就是开启分页处理，然后重新设置IDT和GDT，第一次设置IDT和GDT是为了head.s运行32位保护模式，设置页目录而临时设置，这个时候还不是分页模式，不能分配内存给GDT和IDT,第一次设置时IDT是空表，GDT只有3个描述符，这次设置GDT的大小是256*8-1，IDT的大小也是256，这是我认为的最主要区别。

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idt_descr:
	.word 256*8-1		"idt 包含256项
	.long _idt
.align 2
.word 0
gdt_descr:
	.word 256*8-1		"gdt 包含256项
	.long _gdt			"地址为下面的_gdt标记

	.align 3
_idt:
	.fill 256,8,0		"idt存放的地方

_gdt:
	.quad 0x0000000000000000	/* NULL descriptor */
	.quad 0x00c09a0000000fff	/* 16Mb */
	.quad 0x00c0920000000fff	/* 16Mb */
	.quad 0x0000000000000000	/* TEMPORARY - don't use */
	.fill 252,8,0			/* space for LDT's and TSS's etc */

结论：通过对linux 0.12启动代码的分析，理解linux启动的三大步骤

  • 首先是通过BIOS提供的功能,加载linux初始化之前的环境初始化代码,setup.S和head.s；
  • setup.S通过BIOS的中断服务获取系统硬件的一些参数并保存，给linux进行初始化提供参考；
  • 通过head.s设置系统的32位保护模式，并开启内存的分页模式