LINUX系统第三章－－启动系统.pdf

### Linux系统启动过程详解 #### 一、引言 在深入了解Linux系统启动的过程之前，我们需要对几个关键概念有所了解：首先是8086汇编语言的基础知识，这对于我们理解bootsect.s、setup.s以及head.s这三个核心启动文件至关重要。此外，我们还需要了解80x86架构的工作原理及其如何进入保护模式进行编程。 #### 二、Linux启动流程概述 当PC开机时，x86 CPU会自动进入实模式，并从内存地址0xffff0处开始执行代码。这个地址通常位于ROM-BIOS中。在此阶段，PC的BIOS会检测机器的状态并初始化中断向量表（位于物理地址0处）。随后，BIOS将从可引导设备读取第一个扇区加载到内存绝对地址0x7c00处，并跳转至此地址继续执行。 一般情况下，可引导设备为软盘驱动器或硬盘驱动器。而Linux的核心部分（boot/bootsect.s）是用8086汇编语言编写的，并存储在可引导设备的第一个扇区中。这段代码被加载至内存地址0x7c00（即31Kb处），并在执行过程中将自身移动到物理地址0x90000（即576Kb处）。接着，它会读取紧跟其后的2Kb代码（boot/setup.s）到地址0x902000处，同时将内核的其他部分（即系统模块）加载至地址0x10000（即64Kb处）。由于旧版本的Linux内核大小不超过0x80000（即512Kb），因此不会覆盖bootsect和setup模块，它们从0x90000开始。 接下来，setup程序会将系统模块移动到内存的起始位置。这样，代码地址便得以重新组织，确保了后续进程的顺利执行。 #### 三、关键启动文件解析 ##### 1. bootsect.s 文件 - **作用**：此文件负责处理初始硬件检测、加载内核的其他部分（如setup.s）以及将内核移到内存中的合适位置。 - **语法**：使用086汇编语言编写，类似于Intel汇编语言格式。编译与链接使用的是as86和ld86工具。 - **特点**：作为启动过程的第一步，它对于整个系统的启动至关重要。 - **示例代码**： ```assembly org 0x7C00 jmp start ... start: ; 初始化寄存器 ; 加载其他内核模块 ; 跳转到setup模块 ``` ##### 2. setup.s 文件 - **作用**：负责将内核的其余部分加载到内存中，并完成一些必要的初始化工作，如设置内存管理结构等。 - **语法**：使用GNU格式的汇编器，其语法类似于AT&T汇编语言。 - **特点**：在bootsect.s之后执行，负责内核的大部分初始化任务。 - **示例代码**： ```assembly .section .text .global start_kernel start_kernel: ; 设置内存管理结构 ; 进入保护模式 ; 调用内核的初始化函数 ``` ##### 3. head.s 文件 虽然题目中没有提及head.s文件的具体内容，但根据常见的Linux内核启动流程，我们可以推测： - **作用**：通常包含一些基本的初始化代码，比如设置栈指针、关闭中断等。 - **语法**：同样使用GNU格式的汇编器，类似于AT&T汇编语言。 - **特点**：为内核的初始化阶段提供必要的支持。 #### 四、结论 通过对Linux启动过程的深入分析，我们可以看出，bootsect.s、setup.s和head.s这三个文件在系统启动过程中扮演着极其重要的角色。从硬件检测到内核初始化，每一个步骤都经过精心设计，确保了Linux系统的稳定性和高效性。理解这些基础知识不仅有助于我们更好地掌握Linux系统的内部运作机制，还能为解决实际问题提供有力的支持。