Linux系统内核main函数执行之前

1、linux是一个操作系统在机器加电后,需要从硬件通过一个引导程序加载os kernel,那么在os kernel的main函数运行之前,都发生了什么呢?

(1)引导BIOS(存储在ROM芯片中,ROM:只读存贮器,现在一般为闪存)的启动(准备实模式下的中断向量表和中断服务程序)

实模式:Intel80x86系列的一种cpu运行模式,特点,20位地址寻址(1MB),可直接访问BIOS和周边的硬件,没有硬件支持的实时多任务和分页机制。

BIOS任务:把os 加载到RAM(随机存取存储器,也就是常见的内存条)

所有的cpu在加电时强行进入16位实模式,此时cpu的一些特殊值:

CS:0xF0000,IP:0xFFF0 所以起始地址为CS:IP   =   0xFFFF0也就是BIOS的地址。

CS:代码段寄存器

IP:指令指针寄存器(IP对应16位,EIP对应32位,RIP对应64位)

指令的地址:代码段其实地址+指令段内偏移地址 = CS + IP

中断向量表的位置:0x00000 ~ 0x003FF (一共1kb):一共256个中断向量(CS:IP),每个4B(CS:2B;IP:2B)

BIOS数据区:0x00400 ~ 0x004FF

中断服务程序:0x0E50B ~ 0x0FFFE

中断int

(2)加载第一部分kernel代码(bootsect)

BIOS收到int 0x19,转到中断服务程序0x0E6F2(启动加载服务程序的入口地址):把第一扇区的512B代码加载到内存制定位置(0x07C00)

(3)加载第二部分代码:

首先规划内存,然后拷贝自身从0x07C00 到0x90000

(DS/ES/FS/GS/SS段寄存器,SP栈顶指针)

然后是int 0x13,将setup.s这一部分代码加载到内存0x90200处。

bootsect和setup.s是紧紧连在一起的此时SS:SP的值是0x9FF00

(4)加载系统模块

bootsect利用int 0x13加载系统模块,执行加载任务的主要程序read_it ,将约120KB的内容加载值0x10000(SYSSEG)处

然后确认一下根设备号,根文件系统设备(root device):系统中利用工具做出一个文件系统并加载至本机。

(5)通过jumpi 0,SETUPSEG:跳转至setup.s(0x90200)处,执行setup

利用BIOS提供的中断服务程序从设备读取机器系统数据,从0x41 和 0x46 处读取 硬盘参数表1 和 硬盘参数表2 ,分别放置在

0x90080 和 0x90090 处

系统的数据加载到内存:0x90000-0x901FD total:510B

开始实模式到保护模式的变化

(6)关闭中断(CPU IF位:0)

开中断和关中断(cli 和 sti)

复制内核到内存的0x00000处(释放BIOS的中断向量表和中断服务程序,然后移动内核)

设置中断描述符表 和 全局描述符表 (IDT 和 GDT),

中断描述符表寄存器(IDTR)

全局描述符表寄存器(GDTR)系统中唯一存放段寄存器内容的数组,配合保护模式下的寻址

************************************************************************************************

存放任务的局部描述符表(LDT)地址 和 任务状态段(TSS)地址 完成进程各段的寻址,进城现场的保护与恢复

GDTR标示GDT的入口,一般用LGDT将GDT基地址加载到GDTR

IDT:中断服务程序的入口地址。

IDTR:保存IDT的起始地址。(LIDT指令完成)

*************************************************************************************************

(7)打开A20,实现32位寻址(否则,即在16位模式下,超范围寻址将导致寻址回滚)

32位寻址:最大寻址空间4GB

执行head.s

首先认识一下可编程中断控制器:8259A:单片可管理8级向量优先级中断(可联级,最多管理64级向量中断)

int 0x00 ~ int 0x1F   内部中断(不可屏蔽) 和 异常中断

保护模式下:IRQ0x00 ~ IRQ0x0F 对应中断号:int 0x20 ~ int 0x2F

设置保护模式的代码:

mov ax,#0x0001

lmsw ax

此时cr0寄存器第0位:PE置1

跳转到head.s入口结束setup开始执行head文件。

注:x87:数学协处理器,外置可选(从486之后一般改为内置)。

将head.s 汇编成目标代码,c语言kernel编译成目标代码,连接成system模块。

其中head:

25KB + 184B

head在0x000000位置创建也目录表,页表,缓冲区,GDT,IDT(占用覆盖head已经执行过的代码)

内核起始位置0x000000 _pg_dir (页表目录起始位置)

重建一套GDT,因为源GDT内存位置将被覆盖。

检查数学协处理器

最后的准备:

L6标号和main函数入口地址压栈,L6是main函数异常退出时的程序转接点:程跳转到setup_paging去建立分页机制。

一页:4KB

Main函数入口:0x064b8

全局描述符表:0x05cb8

中断描述符表:0x054b8

剩余184B:0x05400

软盘缓冲区:0x05000

页表3到页表0的起始:0x01000 0x03000 0x02000 0x01000

页表目录:0x00000

Pg位CR0寄存器第31位:控制分页。

CR3寄存器:分页机制虚拟地址到物理地址的映射。

然后开始调用main。

时间: 2024-11-06 12:38:27

Linux系统内核main函数执行之前的相关文章

【Linux内核】从开机加电到main函数执行(1)

从开机加电到main函数执行(1) 启动BIOS,准备中断 BIOS的任务是将硬盘中的操作系统加载到内存中. BIOS加载中断处理程序 BIOS的启动由硬件完成.8086系列在加电时进入16位实模式,将CS置为0xFFFF,IP置为0x0000, CS:IP指向0xFFFF0,指向了BIOS对应的地址. CS是代码段寄存器,IP是指令指针寄存器,两者组合形成的地址是要执行的指令的内存地址,在实模式下是绝对地址 如果这个位置没有可执行代码会就此死机.有代码的话就会执行.BIOS会执行自检程序,检查

main函数执行前、后再执行的代码

一.main结束 不代表整个进程结束  (1)全局对象的构造函数会在main 函数之前执行,          全局对象的析构函数会在main函数之后执行:          用atexit注册的函数也会在main之后执行.  (2)一些全局变量.全局对象和静态变量.对象的空间分配和赋初值就是在执行main函数之前,而main函数执行完后,还要去执行一些诸如释放空间.释放资源使用权等操作  (3)进程启动后,要执行一些初始化代码(如设置环境变量等),然后跳转到main执行.全局对象的构造也在ma

main 函数执行以前以及以后,分别还会执行什么代码?(转载)

main函数执行之前,主要就是初始化系统相关资源: 1.设置栈指针 2.初始化static静态和global全局变量,即data段的内容 3.将未初始化部分的全局变量赋初值:数值型short,int,long等为0,bool为FALSE,指针为NULL,等等,即.bss段的内容 4.运行全局构造器,估计是C++中构造函数之类的吧 5.将main函数的参数,argc,argv等传递给main函数,然后才真正运行main函数 (1)全局对象的析构函数会在main函数之后执行: (2)可以用_onex

c/c++ main函数执行之前/后

转载自:http://bbs.csdn.net/topics/300103318#r_78088969 main函数之前--真正的函数执行入口或开始 一种解释: 实际上,在可执行文件被加载之后,控制权立即交给由编译器插入的Start函数,它将对后面这些全局变量进行准备: _osver 操作系统的构件编号      _winmajor 操作系统的主版本号      _winminor 操作系统的次版本号      _winver 操作系统完全版本号      __argc 命令行参数个数     

Linux中Main函数的执行过程

1. 问题:Linux如何执行main函数. 本文使用一个简单的C程序(simple.c)作为例子讲解.代码如下, int main() { return(0); } 2.  编译 -#gcc -o simple simple.c 3. 查看可执行文件的基本信息 -#objdump -f simple simple: file format elf32-i386 architecture: i386, flags 0x00000112: EXEC_P, HAS_SYMS, D_PAGED sta

《LINUX内核设计的艺术》第一章从开机家电到执行main函数之前的过程 学习笔记之一

从开机加电到实行main函数之前的过程 分为三步,目的是实现从启动盘加载操作系统程序,完成实现main函数的准备工作 启动BLOS,准备是模式下的中断向量表和中断服务程序 从启动盘加载操作系统程序到内存.加载操作系统程序就是靠第一步实现的 为实现32位的main函数做过度工作 1.1启动blos,准备实模式下的中断向量表和中断服务程序 由blos来加载软件操作系统的任务 1.1.1         BLOS的启动原理 0XFFFF0 由硬件来启动,CPU硬件设计逻辑设计为加电瞬间就强行将CS的值

《Linux内核设计的艺术》学习笔记(一)从开机加电到执行main函数之前的过程

分享一个最近丢了手机心塞到爆炸的我,现在穷的只剩下满脑子的智慧了,好了,我要开始学习了. 首先,搭建一个linux0.11的系统环境,贴出结果图. 从开机加电到执行main函数之前的过程. 1. 启动BIOS,准备实模式下的中断向量表和中断服务程序; 2. 从启动盘加载操作系统程序到内存,加载操作系统程序的工作就是利用第一步中断服务程序实现的; 3. 为执行32位的main函数做过渡工作. 启动BIOS,准备实模式下的中断向量表和中断服务程序 cpu的硬件设计为加电即进入16位实模式下状态运行,

电脑从开机加电到操作系统main函数之前执行的过程

总的来说在操作系统加电启动之后到main函数执行之前操作系统经历了以下3个大步骤 1.启动BIOS.这个时候位于实模式下,加载中断向量和中断服务程序 2.加载操作系统内核并为保护模式做准备.这个时候操作系统一共加载了3部分代码:引导程序bootsect,内核代码setup,内核代码system模块 3.从实模式转换为32位保护模式.这个过程要做大量重建工作,并且持续工作到操作系统main函数的执行过程.细说的话,主要包括打开32位寻址空间,打开保护模式,建立保护模式下的中断相应机制与保护模式配套

从开机加电到执行main函数之前的过程

1.启动BIOS,准备实模式下中断向量表和中断服务程序 在按下电源按钮的瞬间,CPU硬件逻辑强制将CS:IP设置为0xFFFF:0x0000,指向内存地址的0xFFFF0位置,此位置属于BIOS的地址范围.关于硬件如何指向BIOS区,这是一个纯硬件动作,在RAM实地址空间中,属于BIOS地址空间部分为空,硬件只要见到CPU发出的地址属于BIOS地址范围,直接从硬件层次将访问重定向到BIOS的ROM区中.这也就是为什么RAM中存在空洞的原因. BIOS程序在内存最开始的位置(0x00000)用1K