BIOS 時期
計算機啓動，主板上電，可這個時候沒有操作系統，內存也是空的，CPU 該怎麼辦呢？
在主板上，有一個東西叫 ROM（Read Only Memory，只讀存儲器），上面早就固化了一些初始化的程序，也就是 BIOS（Basic Input and Output System，基本輸入輸出系統）。如下圖
此時處於實模式，20位的地址總線可訪問1M的內存地址空間
1M 空間最上面的 0xF0000 到 0xFFFFF 這 64K 映射給 ROM
當電腦剛加電的時候，會做一些重置的工作，將 CS 設置爲 0xFFFF，將 IP 設置爲 0x0000，03中有講起始地址 *16+ 偏移量” 湊夠20位，所以第一條指令就會指向 0xFFFF0，正是在 ROM 的範圍內，這裏，有一個 JMP 命令會跳到 ROM 中做初始化工作的代碼，BIOS 開始進行初始化的工作
BIOS的初始化工作有哪些呢？
1、檢查一下系統的硬件是不是都好着
2、要建立一箇中斷向量表和中斷服務程序，要用鍵盤和鼠標，它們都要通過中斷進行的
3、在顯示器上顯示一些字符，在內存空間映射顯存的空間
bootloader 時期
BIOS完成了初始化工作，但BIOS如何找到操作系統並加載運行起來呢？Linux 裏面有一個工具，叫 Grub2，全稱 Grand Unified Bootloader Version 2。
操作系統一般都安裝在硬盤上，在BIOS中也會發現一個啓動盤的選項。啓動盤的特點：在第一個扇區，佔 512 字節，而且以 0xAA55 結束。在 512 字節以內會啓動相關的代碼。
啓動相關的那些代碼是通過Grub2放進去的。
通過 grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg 來配置系統啓動的選項，cat /boot/grub2/grub.cfg | more 查看grub.cfg配置信息，如下圖
grub.cfg裏面的選項會在系統啓動的時候，成爲一個列表。最終顯示出來的結果如圖
那麼Grub2是如何將啓動程序安裝到相應的位置
使用 grub2-install /dev/sda
1、grub2 第一個要安裝的就是 boot.img。
- boot.S 編譯而成，一共 512 字節，正式安裝到啓動盤的第一個扇區。這個扇區通常稱爲MBR（Master Boot Record，主引導記錄 / 扇區）。
- BIOS 完成任務後，會將 boot.img 從硬盤加載到內存中的 0x7c00 來運行
2、boot.img加載 grub2 的另一個鏡像 core.img
core.img 由 lzma_decompress.img、diskboot.img、kernel.img 和一系列的模塊組成，功能比較豐富，能做很多事情。
a、boot.img 先加載core.img 的第一個扇區diskboot.img，對應的代碼是 diskboot.S，boot.img 將控制權交給 diskboot.img
b、diskboot.img 的任務就是將 core.img 的其他部分加載進來
- 先是解壓縮程序 lzma_decompress.img，再往下是 kernel.img，最後是各個模塊 module 對應的映像。kernel.img，不是 Linux 的內核，而是 grub 的內核。
- lzma_decompress.img 對應的代碼是 startup_raw.S，用於解壓壓縮過的kernel.img
- lzma_decompress.img 還做了一個重要的決定，就是調用 real_to_prot，切換到保護模式，如果是32位系統地址總線變爲32位，尋址空間由1M變爲4G
從實模式切換到保護模式
切換到保護模式要幹很多工作，大部分工作都與內存的訪問方式有關。第一項是啓用分段，就是在內存裏面建立段描述符表，將寄存器裏面的段寄存器變成段選擇子，指向某個段描述符，這樣就能實現不同進程的切換了。第二項是啓動分頁。
切換保護模式的函數 DATA32 call real_to_prot 會打開 Gate A20，也就是第 21 根地址線的控制線，尋址空間由1M變爲4G。
對壓縮過的 kernel.img 進行解壓縮，然後跳轉到 kernel.img 開始運行。
- kernel.img 對應的代碼是 startup.S 以及一堆 c 文件，在 startup.S 中會調用 grub_main，這是 grub kernel 的主函數。
- grub_main這個函數裏面，grub_load_config() 開始解析上面grub.conf 文件裏的配置信息。
- grub_main 最後會調用 grub_command_execute (“normal”, 0, 0)，最終會調用 grub_normal_execute() 函數，這個函數裏面的grub_show_menu() 會顯示出讓你選擇的哪個操作系統的列表。
- 從列表中啓動某個操作系統，就要開始調用 grub_menu_execute_entry() ，開始解析並執行你選擇的那一項。
裏面的 linux16 命令，表示裝載指定的內核文件，並傳遞內核啓動參數。grub_cmd_linux() 函數會被調用，用於檢查linux內核鏡像頭部的一些數據結構，如果通過則讀取整個內核鏡像到內存
最後會調用 grub_command_execute (“boot”, 0, 0) 纔開始真正地啓動內核。
參考資料：
趣談Linux操作系統（極客時間）鏈接：
http://gk.link/a/10iXZ
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