操作系统课程思考题解析：BIOS与启动过程

"该文档包含了2017年国科大杨立祥老师操作系统课程的思考题，包括新出的38道题及历年题目和答案，主要涉及操作系统启动、BIOS的作用、引导扇区加载机制等内容。" 在计算机科学领域，操作系统是计算机的核心软件之一，负责管理和调度计算机硬件和软件资源。本资料主要探讨了操作系统启动过程中的关键步骤和原理，这对于理解计算机系统的工作原理至关重要。 首先，计算机在启动时执行BIOS代码而非操作系统自身代码的原因在于，操作系统在启动时并未加载到内存中。BIOS（基本输入输出系统）是固化在主板上的一段程序，负责初始化硬件设备，如内存、CPU、磁盘驱动器等，并执行简单的自检。当计算机加电启动时，BIOS会将控制权交给位于硬盘首个扇区的引导扇区（boot sector），通常在地址0x7C00处开始执行，从而启动操作系统。这是因为在实模式下，CPU不能直接从硬盘执行代码，必须先加载到内存。 其次，BIOS只加载一个扇区的原因在于，BIOS的设计是与操作系统相独立的，它并不了解操作系统的具体结构。引导扇区中的bootsect代码负责后续的加载过程，因为它包含了加载剩余操作系统映像的逻辑。这样做既简化了BIOS的实现，也赋予了操作系统更大的灵活性，可以在需要时动态加载更多扇区，避免一次性加载大量数据导致的延迟。 再次，BIOS将bootsect加载到0x07C00而不是0x00000是因为0x00000至0x003FF的内存区域被用作中断向量表，而0x00400至0x09FFFF则被用作BIOS数据区。因此，加载到0x07C00是为了避开这些保留区域。加载后，bootsect会移动到0x90000，这是因为操作系统需要在内存中预留空间以存储其自身的数据和初始化程序，同时避免与BIOS数据区冲突。此外，这样做还可以在加载过程中保护已加载的部分，防止意外覆盖。 这些思考题深入探讨了操作系统启动流程中的关键细节，对于学习操作系统原理和计算机系统架构的学生来说，具有很高的学习价值。通过解答这些问题，学生可以更好地理解操作系统如何与硬件交互，以及BIOS在启动过程中扮演的角色。这不仅有助于提升理论知识，也有利于培养解决实际问题的能力。