操作系统之bios

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系统上电之后发生了什么

bios是每个芯片出场的每个厂家写死在rom中的一段代码，这段代码在系统一开始上电之后首先运行的代码，负责检查电脑硬件是否存在问题，确认没有任何问题之后，会去内存中找到主引导扇区mbr，将主引导扇区加载至0c7c00的地址（这一部分后面会具体解释），mbr会负责将处于磁盘中的操作系统加载进来，然后将控制权交给操作系统，至此，控制权交给操作系统。

bios相关内容

bios的代码是一开始便写好的，放在rom里面，所以，cpu一开始应该找到rom中bios的地址，然后加载至cpu中进行执行，这部分是怎么实现的呢？
首先，最初的操作系统是8086系统，后面的操作系统都兼容了8086，所以在一开始的实模式下都类似于8086系统，所以接下来我们讨论8086系统。
8086是16位的cpu，但是有20根地址总线，所以，采用基址+偏移量的方式寻址，使寻址空间增加到2^20，也就是1M的空间（高16位左移4位，加上低16位）。
所以，一开始的rom放在哪里决定了后面的系统一开始上电的时候去哪个地址寻址。
由于不同的计算机厂商生产的计算机所带的外设不一样，因此，这段程序大小也限机型的不同而不一样，如果厂商A的rom大小有1K，厂商B的rom大小有2K，那么程序员开始地址就会不一致，为了方便程序员，决定将rom的代码放在1M的最后面，这样程序员使用的时候就可以从0开始写代码，那么问题又来了，将BIOS这段程序放在1M内存的顶部，如果这段程序大小为1K，那么应当从0xFFC00开始放。如果这段程序的大小为2K，那 么应当从0xFF800开始放，对于CPU而言，到底是应当从0xFFC00开始执行还是应当从0xFF800开始执行呢？
为了解决这个问题，8086规 定，CPU均从0xFFFF0处开始执行，而在0xFFFF0处，放一条无条件转移指令JMP。如果A厂的BIOS是从0xFFC00开始放的，那么这条 转移指令就跳转到0xFFC00处开始执行。如果B厂的BIOS是从0xFF800开始放的，那么这条转移指令就跳转到0xFF800处开始执行，各个厂 家可以跟据自己所生产的BIOS程序的大小，来决定此转移指令具体跳转到的位置。
至此，系统已经知道了上电后应该怎么做，bios在检查完硬件之后，便开始决定加载os。
PS：我们说bios放在rom中，那为什么会影响到内存呢，如下图所示：
rom和ram统一编址，一开始的的1M使包括rom的。

mbr相关内容

mbr又叫主引导扇区，使负责将os从磁盘加载至内存的，为什么不让bios直接将os加载至内存呢？
因为在机器出厂时,不能限制磁盘去只用某种文件系统,而BIOS不可能去识别支持所有文件系统程序。因此为了灵活性,就通过加载程序读OS。
mbr的大小是512个字节，最后两个字节是0x55和0xAA，为什么是这两个字节呢？（百度到的是总要有个结束标志），这两个字节的作用是作为mbr的结束标志，如果没有这两个结束标志，cpu会认为磁盘没有初始化，
mbr为什么是512个字节呢，这是因为mbr里面负责加载os的二进制代码共446个字节，然后磁盘有4个分区，每个分区的信息有64bytes，还有最后两个字节作为结束标志，446+64+2=512bytes
主引导扇区都干了什么？主要是负责读写磁盘的，先是打开保护模式，然后初始化gdt，访问磁盘。
为什么mbr要放在0x7c00的位置？
操作系统共需要32KB的大小，它同样是放在了末尾。
0x7ffff-512-512+1=0x7c00，另外一个512是主引导扇区本身产生的数据。

操作系统被放在了哪里？
0x100000，也就是bios1M的后面。
至此，操作系统的加载过车给已经结束。

写在最后

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