操作系统2

操作系统启动过程

BIOS和主引导记录MBR

实模式和保护模式

实模式（实地址模式，REAL MODE）

• 程序按照8086寻址方法访问0h–FFFFFh（1MB：1024*1024=2^20）空间
• 寻址方式：物理地址（20位）=段地址（16位）：偏移地址（16位）
• CPU单任务运行

保护模式（内存保护模式，PROTECT MODE）

• 寻址方式：段（32位）和偏移量（32位），寻址4GB空间
  • 段的属性：起始地址，存取属性，权限级别，…
• 段页式寻址机制（段、页）
• 虚拟地址、进程、封闭空间
• 应用程序和操作系统的运行环境都被保护（保护的对象是内存）
• CPU支持多任务
  

系统BIOS

Basic I/O System。bios既不属于硬件也不属于软件，而是Firmware固件。
固件是以硬件的方式存在，但内部是软件。

• 基本输入/输出系统
• 位置 F0000~FFFFF 最后的64k

Bios功能：

• 系统启动配置
• 基本的设备I/O服务
• 系统的加电自检和启动
  
  
  bios的I/O服务用中断的方式来实现。
  
  
  
  CS:IP初始化就是FFFF0指令。这是一条跳转指令JUMP POST:POST位于系统BIOS内部。
  
  
  bios读硬盘的时候，先读首扇区MBR。这个启动记录512个字节。最后两个字节一定是0xAA55h。
  
  

操作系统启动过程

启动过程

从加电到用户工作环境准备好的过程

• （1）初始引导
• （2）核心初始化
• （3）系统初始化

初始引导的目的：

• 把操作系统的核心装入内存并使之开始工作接管计算机系统
  过程：

• 加电，JUMP POST

• …BIOS中的启动程序运行

• 启动程序：

  • 读取0面0道第1扇区内容（MBR）
  • 加载MBR中的引导程序

• 引导程序：

  • 根据相关参数，读取硬盘指定位置的文件到内存
  • 加载硬盘上的操作系统内核，并初始化基本参数

  常见的引导程序：
  （1）ntldr
  （2）GRUB
  （3） bootmgr
  （4）LILO

核心初始化

• 目的：OS内核初始化系统的核心数据
• 典型工作：
  • 各种寄存器的初始化
  • 存储系统和页表初始化
  • 核心进程构建
  • …

系统初始化

• 为用户使用系统做准备，使系统处于待命状态
• 主要工作：
  • 初始化文件系统
  • 初始化网络系统
  • 初始化控制台
  • 初始化图形界面
  • …
    
    
    
    

操作系统的生成

• 满足特定硬件环境和用户需要，组装和构建操作系统过程。

操作系统生成的主要步骤

• 根据硬件环境/用户要求配置功能模块和构造参数
• 构建（build）OS的影像

操作系统生成的前提

• 操作系统由可拆装的模块构成
• 有交互式配置工具
• 有映像构建（build）工具
  

操作系统的生成

title指示提示信息
root表示启动设备、路径
kernel启动映像文件根目录

操作系统用户界面

用户shell脚本编程

系统调用

系统调用的特点：

• 一般涉及核心资源或硬件的操作
• 运行于核态
• 每一个系统调用具有唯一的编号：ID
• 调用过程中会产生中断，自愿中断
  
  
  先用AH来接收用户指定的系统调用号，然后用INT 21H进行自愿中断
  
  
  
  printf和exit都会引发中断（隐式的）