[zz]linux启动过程（1）－bootsect.S文件分析

康源留言

2011-07-21

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bootsect.S是执行的第一个文件

bootsect-loader在内和源码中对应的程序是 /Arch/i386/boot/bootsect.S 。下面将主要是针对此文件进行的分析。

几个相关文件：
<1>/Arch/i386/boot/bootsect.S
<2>/include/linux/config.h
<3>/include/asm/boot.h
<4>/include/linux/autoconf.h
引导过程分析：
对于Intelx86PC,开启电源后,机器就会开始执行ROMBIOS的一系列系统测试动作，包括检查RAM，keyboard，显示器，软硬磁盘等等。执行完bios的系统测试之后，紧接着控制权会转移给ROM中的启动程序(ROMbootstraproutine)；这个程序会将磁盘上的第0轨第0扇区（叫bootsector或MBR，系统的引导程序就放在此处）读入内存中，并放到自0x07C0:0x0000开始的512个字节处；然后处理机将跳到此处开始执行这一引导程序；也即装入MBR中的引导程序后，CS:IP=0x07C0:0x0000。加电后处理机运行在与8086相兼容的实模式下。
如果要用bootsect-loader进行系统引导，则必须把bootsect.S编译连接后对应的二进制代码置于MBR；当ROMBIOS把bootsect.S编译连接后对应的二进制代码装入内存后，机器的控制权就完全转交给bootsect；也就是说，bootsect将是第一个被读入内存中并执行的程序。
Bootsect接管机器控制权后，将依次进行以下一些动作：
1．首先，bootsect将它"自己"(自位置0x07C0:0x0000开始的512个字节)从被ROMBIOS载入的地址0x07C0:0x0000处搬到0x9000:0000处;这一任务由bootsect.S的前十条指令完成；第十一条指令“jmpigo,INITSEG”则把机器跳转到“新”的bootsect的“jmpigo,INITSEG”后的那条指令“go:movdi,#0x4000-12”；之后，继续执行bootsect的剩下的代码；在bootsect.S中定义了几个常量：
BOOTSEG=0x07C0bios载入MBR的约定位置的段址；
INITSEG=0x9000bootsect.S的前十条指令将自己搬到此处(段址)
SETUPSEG=0x9020装入Setup.S的段址
SYSSEG=0x1000系统区段址
对于这些常量可参见/include/asm/boot.h中的定义；这些常量在下面的分析中将会经常用到；
2．以0x9000:0x4000-12为栈底，建立自己的栈区；其中0x9000:0x4000-12到0x9000:0x4000的一十二个字节预留作磁盘参数表区；
3．在0x9000:0x4000-12到0x9000:0x4000的一十二个预留字节中建立新的磁盘参数表，之所以叫“新”的磁盘参数表，是相对于bios建立的磁盘参数表而言的。由于设计者考虑到有些老的bios不能准确地识别磁盘“每个磁道的扇区数”，从而导致bios建立的磁盘参数表妨碍磁盘的最高性能发挥，所以，设计者就在bios建立的磁盘参数表的基础上通过枚举法测试，试图建立准确的“新”的磁盘参数表(这是在后继步骤中完成的)；并把参数表的位置由原来的0x0000:0x0078搬到0x9000:0x4000-12；且修改老的磁盘参数表区使之指向新的磁盘参数表；
4．接下来就到了load_setup子过程；它调用0x13中断的第2号服务；把第0道第2扇区开始的连续的setup_sects(为常量4)个扇区读到紧邻bootsect的内存区；，即0x9000:0x0200开始的2048个字节；而这四个扇区的内容即是/arch/i386/boot/setup.S编译连接后对应的二进制代码；也就是说，如果要用bootsect-loader进行系统引导，不仅必须把bootsect.S编译连接后对应的二进制代码置于MBR，而且还得把setup.S编译连接后对应的二进制代码置于紧跟MBR后的连续的四个扇区中；当然，由于setup.S对应的可执行码是由bootsect装载的，所以，在我们的这个项目中可以通过修改bootsect来根据需要随意地放置setup.S对应的可执行码；
5．load_setup子过程的唯一出口是probe_loop子过程；该过程通过枚举法测试磁盘“每个磁道的扇区数”;
6.接下来几个子过程比较清晰易懂:打印我们熟悉的“Loading”；读入系统到0x1000:0x0000;关掉软驱马达；根据的5步测出的“每个磁道的扇区数”确定磁盘类型；最后跳转到0x9000:0x0200,即setup.S对应的可执行码的入口，将机器控制权转交setup.S;整个bootsect代码运行完毕；
引导过程执行完后的内存印象图：