理解JOS操作系统：启动与初始化解析

"本文档是关于JOS操作系统实习lab 1的讲义，涵盖了系统的启动和初始化过程，主要讨论了BIOS的初始化、BootLoader的角色以及内核加载到内存的步骤，适合理解PC启动原理的学习者。" 在深入探讨JOS操作系统的启动和初始化过程之前，首先要了解的是PC物理内存的分布。在早期的PC设计中，由于基于16位的Intel 8088处理器，物理内存限制在1MB，其中0x00000000到0x000A0000的640KB被称为"LowMemory"，这是可用的RAM区域。紧接着的384KB内存区域被用于特殊用途，如VGA显示缓存和扩展ROMs，包括位于0x000F0000到0x00100000的64KB BIOS ROM。BIOS的主要任务是对系统进行初始化，如设置显卡、检测内存，并加载操作系统到内存。 随着技术的发展，80286和80386处理器引入了更大的内存地址空间，但PC架构仍然保持了原有的内存布局。在启动过程中，BIOS首先运行，它执行自检（POST，Power-On Self Test）并初始化硬件设备，如显卡、键盘和磁盘控制器。然后，BIOS会查找启动设备，通常是硬盘上的主引导记录（MBR），MBR中包含了一个BootLoader。 在JOS操作系统实习lab 1中，BootLoader扮演了关键角色。它的任务是加载JOS内核到内存，并将控制权传递给内核。BootLoader通常需要处理内存布局的细节，例如避免占用VGA显示缓存或BIOS ROM的空间。一旦BootLoader将内核加载到合适的位置，它会跳转到内核的入口点，从而开始操作系统的执行。 JOS内核的加载通常涉及到将二进制文件从磁盘读取到内存特定的地址，这个地址通常是0x100000，以避开早期的内存保留区域。加载完成后，内核将开始其初始化阶段，包括设置硬件寄存器、初始化数据结构、设置中断处理等，这些都是为了准备操作系统核心功能的运行。 通过这个实习lab，学习者可以了解到PC启动流程的细节，理解BootLoader如何工作，以及操作系统内核如何接管系统控制。同时，也会涉及到与JOS操作系统相关的汇编语言编程和内存管理基础知识。对于想要深入理解操作系统原理和实现的开发者来说，这是一个宝贵的学习资源。