操作系统引导过程详解：从开机到加载

"操作系统引导探究，探讨了计算机从开机到加载操作系统的整个过程，特别是实模式到保护模式的转换，以作者开发的pyos系统引导程序为例，分享了开发操作系统的基础知识和心得体验。" 在计算机科学中，操作系统引导是一个至关重要的过程，它涉及到计算机从关闭状态到能够执行用户程序的初始阶段。本文详细阐述了这一过程，首先是计算机加电启动的步骤。当按下电源键，主板接收到信号，供电系统开始工作，并通知BIOS启动。BIOS执行POST（Power-On Self Test）即上电自检，检查硬件设备是否正常，如内存、CPU、I/O设备等。自检完成后，BIOS根据配置的引导顺序尝试从各个驱动器加载引导扇区。 引导程序，位于磁盘的第一个扇区（0x0000:0x7c00），通常是512字节。BIOS通过检测该扇区的最后两个字节是否为"55AA"来判断其是否为有效的引导扇区。如果找到，这个小程序会开始执行，它是操作系统加载的第一步。引导程序负责加载操作系统的核心部分到内存，并进行必要的硬件初始化和模式切换，从实模式转换到保护模式。 实模式是80x86架构CPU的一种工作模式，它提供了直接访问物理地址的能力，但没有内存保护机制。而在保护模式下，操作系统可以更好地管理和保护内存，同时支持多任务和虚拟内存。引导程序的一个关键任务就是执行从实模式到保护模式的切换，这通常涉及设置控制寄存器，如CR0，启用分页机制，并重新映射中断向量表。 文章以pyos为例，这是一个实验性质的操作系统项目，其目的是通过从零开始构建操作系统来学习和积累技术。pyos的引导程序展示了如何在实际操作中实现这些概念。作者鼓励读者参与，共同学习和交流，同时也欢迎指出可能存在的错误和不足，以促进知识的共享和进步。 操作系统引导探究涵盖了计算机启动流程、BIOS的工作方式、引导扇区的识别以及实模式到保护模式的转换，这些都是理解操作系统核心原理不可或缺的部分。通过深入学习这部分内容，开发者可以更好地理解系统级编程，对于开发自己的操作系统或者优化现有系统具有重要价值。