Linux内核启动过程解析：从BIOS到Main函数

"第一章从开机加电到Main函数执行前 《linux内核设计的艺术》的笔记内容" 在《Linux内核设计的艺术》的第一章中，讲述了从计算机加电到Linux内核Main函数执行前的过程，这涉及到一系列硬件初始化、模式转换以及内核加载的步骤。以下是对这些内容的详细解释： 首先，硬件加电后，80X86系列的CPU进入16位实模式，其CS（代码段寄存器）和IP（指令指针寄存器）被设置为0xFFFF0，使得CPU开始执行固化在主板ROM芯片上的BIOS。BIOS的主要任务之一是进行系统自检，包括检测硬件设备，并在内存中创建中断向量表，这个表位于内存的0x00000到0x003FF区间，用于存储256个中断服务程序的地址，每个中断向量占用4字节。 接着，BIOS通过调用中断服务程序int 19h来加载引导扇区（bootsect）。引导扇区通常是位于硬盘上的第一个扇区，它负责加载更多的内核代码。bootsect运行时，会规划内存空间，将自身复制到安全位置，并加载接下来的扇区，如setup，这部分代码进一步处理内核加载。 在加载setup之后，系统开始向32位保护模式转变，这是为了支持更大的内存寻址空间和更高级的安全特性。这一转变包括关闭中断（cli）、移动内核到内存起始地址0x000004，然后设置中断描述符表（IDT）和全局描述符表（GDT），这两个表是保护模式下管理中断和内存访问的关键结构。接着，启用A20线，使得CPU能访问超过1MB的内存，实现32位寻址。 一旦32位模式准备好，head.s开始执行。head.s是内核初始化过程的一部分，它的任务包括建立页目录表，这是分页机制的基础，用于内存管理和地址映射。通过创建分页机制，Linux内核能够更有效地管理物理内存，提供虚拟地址空间，隔离进程，以及实现内存保护。 这一章节深入讲解了从计算机启动到Linux内核准备执行的复杂过程，涵盖了实模式到保护模式的转换，中断向量表的建立，以及内核加载的底层细节。这些内容对于理解Linux内核的工作原理至关重要，同时也展示了操作系统启动过程中的硬件和软件交互。