Linux内核源代码解析：从实模式到保护模式的过渡

"这篇文档是陈香兰对中国科学技术大学计算机系学生讲解的关于Linux内核源代码的解读，特别是关注于x86架构下的Linux 2.6.26版本的启动过程。文档中提到了如何理解从BIOS启动到内核加载的整个流程，以及在不同模式下CPU的工作原理，如实模式、保护模式和分页模式。其中，对中断描述符表（IDT）的设置，特别是在`setup_idt`阶段，是讲解的重点之一。" 在Linux内核源代码中，`setup_idt`是一个关键部分，它负责初始化中断描述符表（IDT），这是x86处理器架构中处理中断和异常的核心机制。IDT是一张表，包含了处理器能够响应的每个中断或异常的处理程序地址。在启动过程中，Linux内核会构建这个表，以便在需要时正确地处理硬件中断和软件异常。 在IDT中，通常会有若干个特殊项，例如`ignore_int`，这通常用于设置一些不处理或者忽略的中断。这些未定义的中断处理可能被设置为陷阱，让系统进入一个默认的错误处理流程，防止系统因未知中断而崩溃。 文档中还回顾了Linux内核启动流程的关键步骤，包括BIOS启动、软盘或硬盘启动的选择、引导加载器如GRUB或LILO的作用，以及启动协议。BIOS将控制权交给引导加载器，引导加载器再加载内核到内存的特定位置，通常是0x07c0。在实模式下，内存访问受到限制，地址总线为20位，只能访问1MB的内存。然后，内核会切换到保护模式，这里地址总线扩展到32位，可以访问4GB的内存，并启用段描述符和分页机制来增强内存管理。 保护模式下，段寄存器变成了段选择子，它们与全局描述符表（GDT）配合工作，GDT中包含了描述内存区域和特权级别的信息。同时，中断描述符表（IDT）用于定义中断和异常处理程序。在设置完GDT和IDT后，内核会更新段寄存器，确保它们指向正确的段描述符，以便正确地访问内存和执行指令。 控制寄存器，如全局描述符表寄存器（GDTR）和中断描述符表寄存器（IDTR），用来存储GDT和IDT的位置和大小信息。在内核初始化过程中，这些寄存器的设置是至关重要的，因为它们直接影响到处理器如何寻址和处理中断。 这篇文档深入浅出地介绍了Linux内核启动过程中的关键概念和技术，特别是涉及到x86架构和IDT的部分，对于理解和分析Linux内核源代码具有很高的参考价值。