04｜操作系统怎么把自己从硬盘搬运到内存？

闪客

你好，我是闪客。
上一讲，咱们说过了为访问内存，操作系统做的最最基础的准备工作。这一讲，我们要讨论的问题是，操作系统是怎么把在硬盘中的自己搬运到内存中来的。
如上图所示，此时操作系统用短短几行代码，将数据段寄存器 ds 和代码段寄存器 cs 设置为了 0x9000，方便之后程序访问代码和数据。并且，将栈顶地址 ss:sp 设置在了离代码的位置 0x9000 足够遥远的 0x9FF00，保证栈向下发展不会轻易覆盖掉已有的代码。
简单说，就是设置了如何访问数据的数据段，如何访问代码的代码段，以及如何访问栈的栈顶指针，也即初步做了一次内存规划。从 CPU 的角度看，访问内存就这么三块地方而已。
做好这些基础工作后，接下来又到了新一翻的“折腾”。上一讲结尾说过，我们目前仅仅把硬盘中最开始的 512 字节加载到内存中了，但操作系统还有很多代码仍然在硬盘的其他扇区里，不能抛下他们不管呀。
把剩下的操作系统代码从硬盘请到内存所以下一步，自然是把仍然在硬盘里的操作系统代码请到内存中来。
我们接着往下看代码：
load_setup:
    mov dx,#0x0000      ; drive 0, head 0
    mov cx,#0x0002      ; sector 2, track 0
    mov bx,#0x0200      ; address = 512, in 0x9000
    mov ax,#0x0200+4    ; service 2, nr of sectors
    int 0x13            ; read it
    jnc ok_load_setup       ; ok - continue
    mov dx,#0x0000
    mov ax,#0x0000      ; reset the diskette
    int 0x13
    jmp load_setup
ok_load_setup:
    ...

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本文介绍了操作系统如何将自身从硬盘加载到内存的过程，以及Linux 0.11的编译和加载简要过程。通过设置数据段寄存器、代码段寄存器和栈顶指针进行内存规划，并通过中断程序将硬盘中的操作系统代码加载到内存中。整个操作系统的编译过程通过Makefile和build.c完成，最终将bootsect.s编译成bootsect放在硬盘的1扇区，将setup.s编译成setup放在硬盘的2~5扇区，将剩下的代码编译并链接成system，放在硬盘的随后240个扇区。这一过程需要小心翼翼地规划每一步的跳转和数据访问，但也让人完全了解每一步的设计和规划。整个过程揭示了操作系统工作内幕，让人珍惜这个阶段。文章内容生动有趣，深入浅出地介绍了操作系统加载到内存的过程，适合读者快速了解操作系统的概览。

该试读文章来自《Linux0.11 源码趣读》，如需阅读全部文章，
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Tokamak
老师，请问一下，我应该去哪儿找 int 0x13, int 0x10 这些中断命令的参数解释呢？
作者回复: bios 中断看 bios 手册，Intel 中断看 Intel 手册
2022-11-21归属地：北京
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xueerfei007
精彩，请问下240个扇区怎么装的下那么大的操作系统代码呢？装不下了怎么办呢。
作者回复: Linux 0.11 足够了，这个数字不重要，你看后面的版本演进，syssize 这个变量在不断变大，因为操作系统不断变大。
2022-11-03归属地：北京
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Maverick
操作系统启动区加载到内存后，为什么要先加载4个扇区，如果成功后再加载剩余的240个扇区？为什么不能直接将这总计4+240=244个扇区一次性加载到内存中呢？
作者回复: 也可以，不是必须的
2022-11-09归属地：北京
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wong ka seng
你好，请问是不是整个操作系统不能大于栈顶所指的位置？
作者回复: 既是也不是，后面栈的位置还会变的，预留出一块空间给栈就行
2022-11-11归属地：北京
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Linuxer
写得很棒！期待后面的内容
编辑回复: 感谢支持哦
2022-11-05归属地：北京
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miraclezhb
在 ok_load_setup 标签中调用了 read_it 。请问这个 read_it 是在哪里定义的？
作者回复: 看源码，就在后面
2022-11-04归属地：北京
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罗辑思维
非常好的文章，非科班出身的人更懂初学者。
2023-01-24归属地：福建
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灯盖
操作系统代码启动了，就可以自己搬运代码，然后跳转，执行自己搬运的代码-（搬运-执行-搬运-执行）
2023-02-20归属地：北京
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Camio1945
我用 bochs 调试代码，在以下这两个地方打了断点： 0x90119 处，对应 bootsect.asm 的 read_track 的 int 0x13 ，既调用 bios 从硬盘加载数据到内存之前，在这里记录下了每一个 al 寄存器的值； 0x90091 处，对应 bootsect.asm 的 jmp SETUPSEG:0，既跳转到 setup 代码之前. 0x90119 断点一共执行了 24 次，全部 al 的值转换成十进制如下：13+18+18+18+18+18+18+7+11+18+18+18+18+18+18+9+9+18+18+18+18+18+18+11=384 也就是说，实际加载了 384 个扇区的数据，而不是 240 个。我想知道是哪里出问题了。请问文中的 240 是怎么来的？
2023-06-27归属地：湖北
1
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李文趋
磁头、柱面、扇区是机械硬盘的空间划分方式，如果是固态硬盘也是这样分吗？
2023-02-16归属地：福建
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