揭开操作系统引导与配置的秘密：实验与改进策略

本次实验的主题是"操作系统引导与实验报告撰写"，主要针对大学操作系统课程中的实践环节，目标是通过操作hit-oslab实验环境，深入了解和实践操作系统引导过程。实验内容分为两部分：一是改写bootsect.s和setup.s程序，二是分析和优化x86计算机启动过程中的冗余步骤。 首先，实验者需要阅读《Linux内核完全注释》的第6章，对计算机启动的基本原理和Linux 0.11早期版本的引导机制有一个初步的认识。这个阶段旨在培养对操作系统内部工作原理的理解，包括引导程序如何初始化硬件、设置内存映射和加载操作系统内核。 在改写bootsect.s部分，参与者需实现一个自定义的启动提示，可以是操作系统名称或独特的Logo，以展示个性化的标识。同时，要确保程序能够加载setup.s并跳转到其起始地址执行，显示出" NowweareinSETUP"的信息。这个过程涉及内存管理和控制台输出的编程技巧。 setup.s的改写更为深入，它不仅要完成基础硬件参数的获取和显示，如内存大小、显卡和硬盘信息，还需要避免传统的Linux内核加载过程，仅保持系统信息在屏幕上显示。此外，实验还要求学生反思x86计算机启动流程中的两个“多此一举”步骤： 1. 引导扇区通常被读取到0x7c00地址，然后为了便于程序执行，需要将其移动到更高的地址（如0x90000）。这个步骤实际上限制了可利用的物理内存，且增加了复杂性。一种解决方案是升级硬件支持，如使用UEFI，它可以在64位模式下处理DXE固件阶段，在32位模式下处理PEI阶段，从而简化启动过程。 2. 中断向量表常被移到0x000-0x3ff范围之外，这要求在载入操作系统时先转移到其他位置，再调整。优化方案包括BIOS在初始化时将中断向量表置于更高可用地址，或继续使用UEFI，直接从0地址加载操作系统，减少额外的步骤。 整个实验强调动手实践和理论理解的结合，要求学生不仅能够编写和调试操作系统代码，还能分析和改进现有的启动流程，提升对操作系统内核、硬件接口和引导机制的深入理解。通过完成实验报告，学生将有机会展示他们对操作系统引导过程的创新思考和问题解决能力。