文档介绍：第二讲系统启动和接口
系统启动过程
中断
异常
系统调用
计算机体系结构概述
CPU
I/O设备
内存 ROM
RAM
总线数据总线DB(Data Bus) 地址总线AB(Address Bus) 控制总线CB(Control Bus)
Intel 80x86 CPU 工作模式
■实模式:
8086/8088唯一工作方式
20位地址总线,00000H--FFFFFH(1MB大小)
16位寄存器, 物理地址=段基址X16+偏移地址
80386以上的微处理器加启动时,自动进入实模式
■保护模式
32/64位寄存器和地址总线
用硬件对每个进程内存空间进行保护,阻止非法访问
分段管理和分页管理结合:逻辑地址->线性地址->物理地址
■虚拟8086模式
运行在保护模式中的实模式,为了在32位保护模式下执行纯16位程序
关于BIOS
■BIOS "Basic Input Output System","基本输入输出系统"
■它是一组固化到计算机内主板上一个ROM(CMOS)芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序
■为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。
启动时计算机内存和磁盘布局
基本输入输出的程序
系统设置信息
开机后自检程序
系统自启动程序等
CS:IP = 0xf000:fff0.
(CS:代码段寄存器;IP:指令指针寄存器PC:程序计数寄存器)
系统处于实模式
PC = 16*CS+IP
20位地址空间:1MB
■
■
■
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加载程序
操作系统
磁盘
空闲空间
空闲空间
BIOS启动固件
BIOS数据
加载程序
空闲空间
BIOS固件
空闲空间
加载程序的内存地址空间
加载程序
将操作系统的代码和数据从硬盘加载到内存中
跳转到操作系统的起始地址
BIOS
将加载程序从磁盘的引导扇区(512字节)加载到0x7c00 .
跳转到 CS:IP = 0000:7c00
■
■
空闲空间
操作系统
BIOS固件
空闲空间
加载程序
BIOS数据
加载程序
操作系统
磁盘
BIOS系统调用
INT 16h: 键盘输入
只能在x86的实模式下访问
■
BIOS以中断调用的方式提供了基本的I/O功能
■
INT 10h: 字符显示
INT 13h: 磁盘扇区读写
INT 15h: 检测内存大小
计算机启动流程
加载程序
引导扇区代码读取文件系统的加载程序
主引导记录
BIOS读取主引导扇区代码
BIOS
系统加电
BIOS初始化硬件
活动分区
主引导扇区代码读取活动分区的引导扇区代码
CPU初始化
CPU加电稳定后从0XFFFF0读第一条指令
■
CS:IP = 0xf000:fff0
第一条指令是跳转指令
CPU初始状态为16位实模式
■
CS:IP是16位寄存器
指令指针PC = 16*CS+IP
最大地址空间是1MB
BIOS初始化过程
硬件自检POST
■
检测系统中内存和显卡等关键部件的存在和工作状态
■
查找并执行显卡等接口卡BIOS,进行设备初始化;
■
执行系统BIOS,进行系统检测;
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检测和配置系统中安装的即插即用设备;
更新CMOS中的扩展系统配置数据(ESCD)
■
按指定启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动
■