之前不是給大家發(fā)了個(gè)開發(fā)操作系統(tǒng)的環(huán)境搭建教程嗎？這不，又給自己找了一堆事。大家環(huán)境搭起來了，有環(huán)境寫內(nèi)核了，問題就出來了。這篇文章就是整理的大家問的比較多的問題，還有我自己寫操作系統(tǒng)的一些問題，及研究后的一些心得體會(huì)

操作系統(tǒng)是任何一個(gè)想成為技術(shù)大牛的小伙伴必學(xué)的知識(shí)點(diǎn)。每個(gè)coder接觸的所有知識(shí)點(diǎn)，都是起源于操作系統(tǒng)。你可能想象不到，學(xué)會(huì)了操作系統(tǒng)，對(duì)于一個(gè)coder，是一件多么有意義的事情。我還是建議大家抽空學(xué)一學(xué)、寫一寫。當(dāng)然如果你希望有人教，歡迎加入我的手寫操作系統(tǒng)小班

一個(gè)coder不想成為大牛，結(jié)局就是被淘汰

考慮到有些小伙伴沒寫過操作系統(tǒng)，我從操作系統(tǒng)是如何被運(yùn)行起來的角度來寫這篇文章吧。相信如黑洞般的操作系統(tǒng)啟動(dòng)過程，小伙伴們都存在著很多困惑及渴望解開謎團(tuán)的好奇心

01

操作系統(tǒng)運(yùn)行總覽

想探究這個(gè)過程，只有你自己寫操作系統(tǒng)才有這樣的機(jī)會(huì)。因?yàn)檎鎸?shí)機(jī)器，你沒法調(diào)試，看不到這個(gè)過程

當(dāng)你寫好了一個(gè)OS內(nèi)核，用bochs運(yùn)行起來，你會(huì)發(fā)現(xiàn)bochs停留在一個(gè)斷點(diǎn)處。這個(gè)斷點(diǎn)所在的內(nèi)存地址是0xfffffff0，如圖。

注意：這時(shí)候還沒有運(yùn)行你寫的OS內(nèi)核，更進(jìn)一步說，你寫的OS內(nèi)核都還沒有裝入內(nèi)存

這里引出來第一個(gè)問題：當(dāng)我們運(yùn)行我們自己寫的OS內(nèi)核的時(shí)候，bochs為什么會(huì)在0xfffffff0處停下來

接下來第二個(gè)問題：0xfffffff0處的匯編指令是jmpf 0xf000:e05b，跳過去要執(zhí)行的代碼是做什么的？

當(dāng)把0xfe05b處的代碼執(zhí)行完，會(huì)跳轉(zhuǎn)到地址0x7c00，這里是我們寫的OS內(nèi)核開始的地方

第三個(gè)問題就是：為什么我們自己寫的OS內(nèi)核要載入到0x7c00，為什么不是其他的內(nèi)存地址

這里為什么顯示的是0x7c02呢？因?yàn)槲覀兿碌臄帱c(diǎn)占兩個(gè)字節(jié)，bochs從斷點(diǎn)的下一行開始顯示，所以如此

接下來咱們一個(gè)問題一個(gè)問題的分析

02

第一個(gè)問題

問題是，我們用bochs運(yùn)行我們寫的OS內(nèi)核，為什么會(huì)停留在0xffffff0處？

我們反著來推，如果我們寫的OS內(nèi)核需要運(yùn)行起來，之前需要完成內(nèi)核的加載，在加載內(nèi)核之前需要知道我們寫的OS內(nèi)核是存儲(chǔ)在硬盤中還是軟盤中，根據(jù)不同的存儲(chǔ)介質(zhì)，使用不同的方式進(jìn)行讀取。還有，運(yùn)行OS內(nèi)核需要內(nèi)存，在運(yùn)行之前是不是要檢查下有沒有插內(nèi)存條……

綜上，在運(yùn)行OS內(nèi)核之前，其實(shí)要做很多事情，這些事情由誰來做呢？BIOS例程。BIOS例程是寫死在主板ROM中的一段程序。如果你經(jīng)歷過電腦開機(jī)啟動(dòng)不了，你可能就聽過維修人員說這樣一句話：刷主板ROM試試

為什么要提到BIOS例程呢？因?yàn)?xffff0就是BIOS例程的入口地址。停留在這里，就是讓你有機(jī)會(huì)去調(diào)試BIOS例程，看它是如何檢測(cè)硬件、設(shè)置中斷、載入內(nèi)核、交出執(zhí)行權(quán)

03

第二個(gè)問題

問題是，0xfffffff0處的匯編指令是jmpf 0xf000:e05b，跳過去要執(zhí)行的代碼是做什么的？

其實(shí)前面也提到了，做硬件檢測(cè)，比如檢測(cè)有沒有插內(nèi)存條，內(nèi)存條容量；有沒有接入存儲(chǔ)介質(zhì)，接入了幾塊…檢測(cè)完硬件就需要填充中斷向量表，然后將我們寫的內(nèi)核代碼讀入內(nèi)存……最后把執(zhí)行權(quán)限交給OS內(nèi)核。怎么交呢？代碼類似于jmpf 0x7c00

為什么內(nèi)存條松了開不了機(jī)，知道原因了吧

當(dāng)時(shí)研究這個(gè)問題的時(shí)候，我在想，為什么要跳轉(zhuǎn)呢？講0xfe05b作為BIOS例程的入口不就可以了嗎？我也嘗試找了各種資料：Inter手冊(cè)、BIOS規(guī)范，沒找著答案，所以這個(gè)問題木有答案，大家就當(dāng)純粹一聽。

當(dāng)你走到一定高度，你會(huì)非常苦惱，因?yàn)橛?jì)算機(jī)不是發(fā)源于我們國(guó)家，而且我們不是生活在那個(gè)年代，導(dǎo)致資料特別少，而且有些設(shè)計(jì)由于歷史原因流傳下來，又沒有資料說明，找不到答案

04

第三個(gè)問題

問題是，為什么我們自己寫的OS內(nèi)核要載入到0x7c00，為什么不是其他的內(nèi)存地址？

這個(gè)也是由于歷史原因。

0x7C00第一次出現(xiàn)在IBM PC 5150的BIOS處理int 19（19號(hào)中斷）的時(shí)候，IBM PC 5150是x86（32位）IBM PC/AT系列的祖先，這款PC于1981年發(fā)布，使用了intel8088（16位）的處理器和16KB的RAM內(nèi)存，BIOS和微軟的基本指令均放在該內(nèi)存中。當(dāng)打開電源，BIOS開始自檢，然后出發(fā) 19號(hào)中斷，在處理19號(hào)中斷時(shí)，BIOS檢測(cè)電腦是否具有軟盤、硬盤或是固定磁盤，如果有任何可以使用的磁盤，BIOS就把磁盤的第一個(gè)扇區(qū)（512B）加載到內(nèi)存的0x7C00地址處。

那0x7C00是怎么算出來的呢？那時(shí)候計(jì)算機(jī)的最小內(nèi)存是32K，為了把盡量多的連續(xù)內(nèi)存留給操作系統(tǒng)，主引導(dǎo)記錄就被放到了內(nèi)存地址的尾部。由于一個(gè)扇區(qū)是512字節(jié)，主引導(dǎo)記錄本身也會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，需要另外留出512字節(jié)保存。所以，它的預(yù)留位置就變成了：

0x7FFF - 512 - 512 + 1 = 0x7C00

0x7C00就是這么算出來的

OK，到這來就把操作系統(tǒng)是如何被電腦運(yùn)行起來的細(xì)節(jié)講明白了。你學(xué)廢了嗎？