Linux内核启动揭秘：实模式到分页模式转换与BIOS引导过程

本篇文章《打开分页机制 - Linux内核源代码导读 - 陈香兰 - 基于x86的Linux 2.6.26的启动》深入探讨了Linux内核启动过程中的分页机制在I386架构下的实现。作者陈香兰，来自中国科学技术大学计算机系，提供了对Linux 2.6.26版本内核源代码的解读，特别关注了基于x86架构的启动流程。 文章首先回顾了编译得到的bzImage结构，它由Setup.bin、vmlinux.bin（包含自解压功能）以及多个模块组成，如head_32.o、misc.o和piggy.o等。vmlinux是核心部分，包括Head-y、init-y和main等关键组件。 文章重点介绍了计算机启动的过程，涵盖了BIOS（基本输入/输出系统）、软盘和硬盘启动方式，以及引导加载程序如GRUB和LILO的作用。启动协议和特定地址的重要性也被提及，比如BIOS的第一个扇区位于0x07C0，这是引导加载程序初始化的起点。 讲解了实模式和保护模式的区别，实模式是早期CPU兼容性的遗留，地址线只有20位，内存范围限制在0-1MB，地址由段地址和段内偏移表示。而在保护模式下，地址扩展到32位，内存可达4GB，使用段选择子（GDT）和IDT（中断描述符表）进行管理。 页表、全局描述符表（GDT）和中断描述符表（IDT）是关键概念，它们在分页模式下用于内存管理和中断处理。文章建议读者阅读`documentation/i386/boot.txt`以深入了解这些概念。 文章还提到，进入保护模式后，通常会装载GDT和IDT，并重新配置段寄存器，如CS（代码段）、DS（数据段）、ES（额外段）、FS（附加段）和GS（全局段），其中CS通常通过长跳转指令设置，而其他数据段则直接设置。 控制寄存器的讨论也是文章内容的一部分，它们在处理器控制和操作系统状态转换中扮演重要角色。本文通过详细的代码分析和系统启动流程解释，为读者揭示了Linux内核分页机制在x86架构上的底层运作细节。