操作系統2

操作系統啓動過程

BIOS和主引導記錄MBR

實模式和保護模式

實模式（實地址模式，REAL MODE）

• 程序按照8086尋址方法訪問0h–FFFFFh（1MB：1024*1024=2^20）空間
• 尋址方式：物理地址（20位）=段地址（16位）：偏移地址（16位）
• CPU單任務運行

保護模式（內存保護模式，PROTECT MODE）

• 尋址方式：段（32位）和偏移量（32位），尋址4GB空間
  • 段的屬性：起始地址，存取屬性，權限級別，…
• 段頁式尋址機制（段、頁）
• 虛擬地址、進程、封閉空間
• 應用程序和操作系統的運行環境都被保護（保護的對象是內存）
• CPU支持多任務
  

系統BIOS

Basic I/O System。bios既不屬於硬件也不屬於軟件，而是Firmware固件。
固件是以硬件的方式存在，但內部是軟件。

• 基本輸入/輸出系統
• 位置 F0000~FFFFF 最後的64k

Bios功能：

• 系統啓動配置
• 基本的設備I/O服務
• 系統的加電自檢和啓動
  
  
  bios的I/O服務用中斷的方式來實現。
  
  
  
  CS:IP初始化就是FFFF0指令。這是一條跳轉指令JUMP POST:POST位於系統BIOS內部。
  
  
  bios讀硬盤的時候，先讀首扇區MBR。這個啓動記錄512個字節。最後兩個字節一定是0xAA55h。
  
  

操作系統啓動過程

啓動過程

從加電到用戶工作環境準備好的過程

• （1）初始引導
• （2）核心初始化
• （3）系統初始化

初始引導的目的：

• 把操作系統的核心裝入內存並使之開始工作接管計算機系統
  過程：

• 加電，JUMP POST

• …BIOS中的啓動程序運行

• 啓動程序：

  • 讀取0面0道第1扇區內容（MBR）
  • 加載MBR中的引導程序

• 引導程序：

  • 根據相關參數，讀取硬盤指定位置的文件到內存
  • 加載硬盤上的操作系統內核，並初始化基本參數

  常見的引導程序：
  （1）ntldr
  （2）GRUB
  （3） bootmgr
  （4）LILO

核心初始化

• 目的：OS內核初始化系統的核心數據
• 典型工作：
  • 各種寄存器的初始化
  • 存儲系統和頁表初始化
  • 核心進程構建
  • …

系統初始化

• 爲用戶使用系統做準備，使系統處於待命狀態
• 主要工作：
  • 初始化文件系統
  • 初始化網絡系統
  • 初始化控制檯
  • 初始化圖形界面
  • …
    
    
    
    

操作系統的生成

• 滿足特定硬件環境和用戶需要，組裝和構建操作系統過程。

操作系統生成的主要步驟

• 根據硬件環境/用戶要求配置功能模塊和構造參數
• 構建（build）OS的影像

操作系統生成的前提

• 操作系統由可拆裝的模塊構成
• 有交互式配置工具
• 有映像構建（build）工具
  

操作系統的生成

title指示提示信息
root表示啓動設備、路徑
kernel啓動映像文件根目錄

操作系統用戶界面

用戶shell腳本編程

系統調用

系統調用的特點：

• 一般涉及核心資源或硬件的操作
• 運行於核態
• 每一個系統調用具有唯一的編號：ID
• 調用過程中會產生中斷，自願中斷
  
  
  先用AH來接收用戶指定的系統調用號，然後用INT 21H進行自願中斷
  
  
  
  printf和exit都會引發中斷（隱式的）