01 进阶操作系统

参考

https://www.cnblogs.com/wanmeishenghuo/tag/%E6%93%8D%E4%BD%9C%E7%B3%BB%E7%BB%9F/

https://blog.51cto.com/13475106/category6.html

及狄泰软件相关课程

 

一.操作系统

A.由此我们可以的得出一个疑问，什么是操作系统?
1.在我们日常生活中Windows,UNIX,Linux,Mas OS,Android,ios等是常见的操作系统
2.操作系统是直接运行于硬件之上的计算机程序
3.操作系统用于管理和控制计算机的硬件和软件资源
4.操作系统为用户软件的开发提供必要的服务和接口
B.现代计算机系统架构

 

 

BIOS-Base Inout&Output System(需要注意的是 BIOS不是软件，而是固件，固件是固化于硬件中的程序，在硬件出厂前已经烧写固定)
1.BIOS是计算机上电后第一个运行的程序
2.BIOS首先检查硬件状态，检测通过后立即进行硬件初始化
3.BIOS会在内存中建立中断向量表(提供硬件访问的方法)
4.BIOS最后将控制权交由主引导程序执行

 

       BIOS全称为Base Input & Output System，也即基本的输入输出系统，BIOS是计算机上电后第一个运行的程序，BIOS固化在一个专用的芯片ROM中，因此，BIOS程序称为固件程序，我们暂且认为它是不可改变的，出厂后就已经固化了，而要让一个计算机运行起来，必须要给硬件配置配置一些基本的参数，这些参数存储在CMOS芯片中，这个芯片由外部电池供电，其中的参数也是可以修改的。

       存储BIOS程序的ROM的映射地址区间为：0xF0000 - 0xFFFFF，而BIOS程序的入口地址为0xFFFF0，由于硬件的特殊设计，加电后，程序就从0xFFFF0处开始执行，也即开机就运行BIOS程序。

       

下面开始进入BIOS的运行过程：

　　计算机加电后，BIOS程序开始执行，它先检测各种硬件的状态，如内存条是否插好，硬盘是否插好等，只有那些维持计算机运行的硬件具备了，BIOS才会继续向下运行，例如，内存条没有插好，这时的计算机可谓缺胳膊少腿，这时BIOS是不会向下运行的，因为没有内存就根本不会维持计算机的运行，因此BIOS也没有向下运行的必要了。由于我们研究的主要内容是操作系统，所以我们暂且不关心硬件，认为它是完备的。BIOS完成硬件的检测后，就将CMOS芯片中存储的参数配置到各种硬件中，这时整个系统才算基本正常，下面BIOS继续运行，它在内中的特定地址上建立中断向量表，这些中断向量可以认为是一系列的函数，这些函数提供了访问硬件的手段，我们自己写的软件“调用”这些函数即可，这里的“我们自己写的软件”可以认为是裸机程序，也是非常底层的程序，而这里的“调用”方法也比较特殊。接下来，BIOS要完成一项更重要的使命--加载主引导程序，它按照用户的设置，去扫描整个系统中的各个存储介质（光驱、软驱、USB、硬盘等），当发现主引导程序后，便将其加载到内存的0x7c00的位置处，然后将控制权交给主引导程序，至于为什么是加载到0x7c00处，可以认为这是x86系统的约定。到此为止，BIOS的使命也就完成了。

　　以上讲了BIOS加载主引导程序的故事，但是BIOS是怎么找到主引导程序的呢？主引导程序位于存储介质的主引导区（MBR：Master Boot Record），它位于存储介质的开头处，总的大小为512字节，而最后两个有效字节为0x55aa，BIOS就是通过判断这最后两个字节是不是0x55aa来确定主引导区的，位于0x55aa之前的那些程序就是主引导程序了。

　　主引导程序也有自己的使命，它先进行一些软件的初始化，例如将CPU内的一些寄存器写入合适的值，然后主引导程序开始加载操作系统内核，并最终将控制权交给内核，而内核将完成更细致的系统初始化，然后就可以开始运行真正的用户程序了，到此为止，整个系统就运行起来了。

 

系统启动流程(X86)

 

 

 

 

 

BIOS的运行机制
1.BIOS存储于ROM中，地址映射为0xF0000-0xFFFFF(实地址)
2.BIOS的入口地址为:0xFFFF0
3.硬件电路的特殊设计使得开机后，CPU从0xFFFF0出开始执行
BIOS的最后使命
1.按照用户设置扫描各个存储介质(光驱，软驱，U盘等)
2.发现主引导区后，将主引导区中的主引导程序载入内存
3.主引导程序在内存中的入口地址为0x7c00
4.将控制权交由主程序执行(jmp 0x7c00)
Q:BIOS如何在存储介质中寻找主引导区？如何判断引导区中有没有主引导程序？
主引导区(MBR:Master Boot Record)
位置：位于存储介质的最开始位置处，大小为512字节
特点：前512字节的最后2个有效字节为0x55aa
数据：0x55aa之前的数据被视为主引导程序
改进之后的系统启动流程

 

 

小结
1.BIOS是计算机上电后第一个运行的程序
2.BIOS进行必要的初始化，并加载运行主引导程序
3.主引导程序位于存储介质的最开始512字节处
4.主引导程序负责后续初始化，并加载运行操作系统内核