深入理解linux内核读书笔记1

第二章 内存寻址

物理地址 logical address

         由段地址（segment）和偏移量（offset）构成。

线性地址/虚拟地址 linear/virtual address

         32位无符号整数0x0000 0000 – 0xffff ffff 寻址4GB。

物理地址 physical address

         32位或36位无符号整数表示。

 

         内存控制单元（Memorty Management Unit/MMU）通过一种称为分段单元（Segmentation Unit）的硬件电路把一个逻辑地址转换成线性地址；接着，第二个称为分页单元（Paging Unit）的硬件电路吧线性地址转换成一个物理地址。

 

 

附录一（linux完整的启动过程）：------------------------------------------插播新闻

1）BIOS（Basic Input/Output System）

实模式地址的寻址

实模式的物理地址=逻辑地址*10H+偏移量

BIOS实现了四个操作：

         1POST（Power-On Self-Test）上电自检

         2初始化硬件

         3搜索操作系统

         4找到有效的设备（拷贝引导扇区的内容到RAM）

2）引导装入程序（Boot Loader）

3）从磁盘启动linux

Linux引导装入程序（LILO/Linux LOader）

GRUB（GRand Unitfied Bootloader）比LILO更为先进，识别多个文件系统

 

此处简介LILO引导过程

         1BIOS Loading

         2内核映像的第一个512B存入RAM中的0x0009 0000开始的位置

　　　setup()存入0x0009 0200开始的位置

　　　3调用BIOS过程从磁盘装载其余内核映像

　　　低地址0x0001 0000存放make zImage映像

　　　或 高地址0x0010 0000存放make bzImage映像（防止ISA黑洞）

　　　4跳转setup()

4）setup()函数

         Setuo函数的汇编代码存放在offset 0x200处

         Setup()函数必须初始化计算机中的硬件设备，并为内核程序的执行建立环境

         BIOS已经初始化了一次，但是linux不依赖于BIOS，故以自己的方式重新初始化设备以增强移植性和健壮性。

         Setup()函数的本质如下

         1调用BIOS例程

         2设置键盘重复延时和速率

         3初始化视频卡

         4重新初始化磁盘控制器并检测硬盘参数

         5检查IBM微通道总线（MCA）

         6检查PS/2指针设备

         ……

         15……

 

5）startup_32()函数

6）start_kernel()函数 ------------------------------------------------------------新闻插播结束

 

 

硬盘中的分段

         从80286模型开始，Intel微处理器以两种不同的方式执行地址转换，这两种方式分别是实模式（Real Mode）和保护模式（Protected Mode）

 

         一个逻辑地址用两部分组成：一个段标识符和一个指定段相对地址的偏移量

         段标识符是一个16位长的字段，成为段选择符（Segment Selector）

         而偏移量是一个32位长的字段

 

段描述符

         每个段都是由8字节（64位）的段描述符（Segment Descriptor）表示的

         段描述符放在全局描述符表（GDT/Global Descriptor Table）或局部描述符表（LDT/Local Descriptor Table）中

         GDT在贮存中的地址和大小存放在gdtr控制寄存器中，当前正在被使用的LDT的地址和大小存放在ldtr控制寄存器中。

 

段描述符 Segment Descriptor　　　　　　　　:               偏移地址  offset

D15-------D3    D2    D1-------D0　　　　　:               D31-------------------------------D0

  Index       　　 TI        　　RPL

　　|　　　　　　 |            0      0  内核态　　　　　　　　　　　　　  |

　　|　　　　　　 |    　　　0      1  linux不使用　　　　　　　　　　　 |

　　|　　　　　　 |     　　 1      0  linux不使用　　　　　　　　　　　  |

　　|　　　　　　 |    　　  1      1  用户态　　　　　　　　　　　　　　|

　　|　　　　　　 |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 |

　　|　　　　　　 |——Table Index　　　　　　　　　　　　　　　　　  |

　　|　　　　　　 |——0-GDT 1-LDT　　　　　　　　　　　　　　　  　|

　　|　　　　　　 |　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　|

　　| * 8  +     D63-------------D0（gdtr/ldtr）　　　　　　　   　　　|

　　　　　|=　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　|

　　　　　|                                                                             |

　　　　　|                                                                             |

         描述符gdt/ldt            +　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　|       =       线性地址