Linux操作系统分析：CPU、存储与引导过程

"Linux操作系统分析与实践 - 系统引导代码详解" 在《Linux操作系统分析与实践》中，我们深入探讨了计算机系统硬件基础，特别是针对Linux启动过程的关键环节——系统引导。这部分主要涉及了bootsect.S中的代码，它是引导加载器的一部分，负责将操作系统加载到内存中。 引导加载器的第一步是初始化段寄存器。`movw $BOOTSEG, %ax` 将BOOTSEG（通常是0x7c00）赋值给ax寄存器，然后`movw %ax, %ds` 将ax的内容转移到ds段寄存器，这使得ds指向引导扇区的地址。接着，`movw $INITSEG, %ax` 和 `movw %ax, %es` 分别设置es寄存器为INITSEG（如0x9000），以便后续的数据传输。 `movw $256, %cx` 设置了循环计数器，表示要复制256个字节的数据。`subw %si, %si` 和 `subw %di, %di` 清零si和di寄存器，作为源和目标地址的起始点。`cld` 清除方向标志，确保数据从低地址向高地址复制。`rep movsw` 指令则会根据cx的值重复执行，每次移动一个双字节数据。 之后，`ljmp $INITSEG, $go` 通过间接跳转到初始化段(INITSEG)的`go`标签，开始执行新设置的代码段。在`go`标签下，设置堆栈指针（SP）为0x4000-12，这个位置大于引导扇区、设置程序和预留的栈空间的长度。 在更广泛的硬件环境中，CPU（中央处理器）是计算机的核心，具有特权级别的处理器状态，允许执行不同权限级别的指令。CPU包含运算器、控制器、寄存器和高速缓存。运算器处理算术和逻辑运算，控制器负责指令的流程控制，寄存器用于临时存储数据和地址，高速缓存则提供了快速访问速度，减少了内存访问的时间延迟。 存储系统包括内存和高速缓存，它们是CPU执行指令和数据交换的关键。中断机制允许CPU响应外部事件，如硬件设备的信号。I/O系统则是设备与CPU交互的桥梁，而时钟和时钟队列对于调度和时间同步至关重要。 在Linux启动过程中，系统引导加载器首先加载到BIOS指定的内存位置，然后将控制权传递给引导扇区，完成内核的加载和初始化。SMP（Symmetric Multi-Processing）和多核技术则允许Linux支持多个处理器核心，提升系统性能和并发处理能力。 Linux启动涉及硬件初始化、段寄存器设置、数据复制以及堆栈的建立，这些都是操作系统管理和控制硬件的基础。了解这些基础知识有助于深入理解Linux操作系统的运行机制。