mit-6.828 boot/boot.S 源码阅读

- boot/boot.S

• 该文件的目的：

  1. start CPU, switch to 32-bit protected mode（启动CPU 并且最终转到32-bit 保护模式）
  2. BIOS loads code from first sector of the hard disk into memory at physical addr 07xc00
  3. executing in real mode (%cs=0, %ip=7c00)

• 步骤：

  1. 初始化重要的segment registers，全部初始化为0
  2. 16位指令下，屏蔽中断，初始化段寄存器
  3. 开启A20 gate，停止取模运算，将高位的空间也可访问
  4. 利用bootstrap GDT转换到protected mode
  5. 跳转到32-bit模式下的下一个指令
  6. 然后在32-bit 保护模式下，设置保护模式的寄存器
  7. 设置stack pointer 然后调用main.c执行main.c里面的bootmain函数

• 关于开启A20 gate的代码部分解析：

11  # Enable A20:
12  #   For backwards compatibility with the earliest PCs, physical
13  #   address line 20 is tied low, so that addresses higher than
14  #   1MB wrap around to zero by default.  This code undoes this.
15 seta20.1:
16  inb     $0x64,%al               # Wait for not busy
17  testb   $0x2,%al
18  jnz     seta20.1

19  movb    $0xd1,%al               # 0xd1 -> port 0x64
20  outb    %al,$0x64

21 seta20.2:
22  inb     $0x64,%al               # Wait for not busy
23  testb   $0x2,%al
24  jnz     seta20.2

25  movb    $0xdf,%al               # 0xdf -> port 0x60
26  outb    %al,$0x60

​ 这部分指令就是在准备把CPU的工作模式从实模式转换为保护模式。我们可以看到其中的指令包括inb，outb这样的IO端口命令。所以这些指令都是在对外部设备进行操作。根据下面的链接：

　　 http://bochs.sourceforge.net/techspec/PORTS.LST

　　我们可以查看到，0x64端口属于键盘控制器804x，名称是控制器读取状态寄存器。下面是它各个位的含义。

　　

　　所以16~18号指令是在不断的检测bit1。bit1的值代表输入缓冲区是否满了，也就是说CPU传送给控制器的数据，控制器是否已经取走了，如果CPU想向控制器传送新的数据的话，必须先保证这一位为0。所以这三条指令会一直等待这一位变为0，才能继续向后运行。

　　当0x64端口准备好读入数据后，现在就可以写入数据了，所以19~20这两条指令是把0xd1这条数据写入到0x64端口中。当向0x64端口写入数据时，则代表向键盘控制器804x发送指令。这个指令将会被送给0x60端口。

　　

　　通过图中可见，D1指令代表下一次写入0x60端口的数据将被写入给804x控制器的输出端口。可以理解为下一个写入0x60端口的数据是一个控制指令。

　　然后21~24号指令又开始再次等待，等待刚刚写入的指令D1，是否已经被读取了。

　　如果指令被读取了，25~26号指令会向控制器输入新的指令，0xdf。通过查询我们看到0xDF指令的含义如下

　　

　　这个指令的含义可以从图中看到，使能A20线，代表可以进入保护模式了。

注：部分资料来自网络