操作系统引导过程详解

" \"操作系统引导探究 - 从实模式到保护模式的过渡\" 操作系统引导探究这篇文章主要探讨了计算机从开机到运行操作系统的全过程，特别是从实模式转换到保护模式的关键步骤。作者谢煜波分享了他在开发实验型操作系统PyOS的过程中对引导程序的理解和心得。 文章首先介绍了计算机加电启动的流程。当按下电源键，主板接收到信号后，供电系统启动，为整个系统供电，并触发BIOS执行。BIOS进行POST（Power-On Self Test，上电自检）以检测硬件是否正常工作，如内存、主板芯片、键盘、鼠标等。自检结束后，BIOS根据配置的引导顺序尝试从指定驱动器加载引导扇区。 引导程序是位于磁盘第一个扇区（512字节）的代码，通常放置在内存的0x0000:0x7c00地址处。如果该扇区的最后两个字节是“55AA”，BIOS则认定这是一个有效的引导扇区，进而执行其中的引导程序。如果找不到有效的引导扇区，BIOS会检查下一个磁盘驱动器。 引导程序的主要任务是初始化系统环境，尤其是将处理器从实模式切换到保护模式。实模式是80x86处理器的初始状态，它提供了直接访问物理内存的能力，但没有内存保护机制。而保护模式则引入了内存分段和分页机制，以实现多任务和内存保护，是现代操作系统运行的基础。 在实模式到保护模式的过渡中，引导程序会进行以下关键步骤： 1. 设置控制寄存器，如CR0，启用保护模式。 2. 创建初始的分段描述符，定义新的内存空间布局。 3. 切换GDT（全局描述表）或IDT（中断描述表），以支持保护模式下的功能。 4. 重定位代码和数据，因为保护模式下地址映射方式与实模式不同。 5. 更新CS（代码段寄存器）和EIP（指令指针寄存器），使处理器执行保护模式下的第一条指令。 完成这些步骤后，操作系统内核开始接管，进一步初始化系统，例如设置中断处理、分配内存、初始化设备驱动等，最终进入操作系统的核心运行阶段。 这篇文章对于理解操作系统引导过程和实模式到保护模式的转换具有很高的参考价值，特别适合操作系统开发爱好者和学习者。同时，它也介绍了PyOS项目，这是一个以学习和实践为目的的实验型操作系统，对于有兴趣参与操作系统开发的人来说，是一个不错的学习资源。"