Linux0.11——操作系统怎么把自己从硬盘搬到内存

这里先直接给出答案：中断

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，方便之后的程序访问代码和数据，并且将栈顶地ss:sp设置在了远离代码的位置0x9000足够遥远的0x9FF00，保证了栈向下发展时不会轻易覆盖掉操作系统的代码。

简单来说，就是设置了如何访问数据段、如何访问代码段以及如何访问栈段，也就是做了一次初步的内存规划。因为从CPU的角度出发，访问内存就是这么三个地方而已。

做好这些基础工作之后，我们现在仅仅是把硬盘中最开始的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中的其他扇区里，不能抛下它们不管啊🤣

把剩下的操作系统的代码从硬盘请到内存中来

所以下一步，自然是把仍然在硬盘中的操作系统代码请到内存中来。

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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这里有两个我们值得关注的点int指令。
这个int指令在汇编中指的是表示中断指令，不是C语言里的int类型🤣，int 0x13表示发起0x13中断，这条指令的各种mov指令都是用来给dx，cx，bx，ax赋值，这四个寄存器都是作为这个中断程序的参数，这叫通过寄存器来传参。与之相对应的是另一种传参方式是通过栈传递，在C语言中应用很广。

中断可以简单理解为一种通知机制，用来打断当前CPU正在执行的指令，转而去执行相应的中断处理程序的过程。更详细的原理和分析，可以自行Google。

发起中断后，CPU就会通过这个中断号0x13，去寻找对应的中断处理程序的入口地址，并跳转过去执行，逻辑上就相当于执行了一个函数。

而0x13号中断的处理程序，是BIOS提前给我们写好的，具体可以去Google BIOS的中断，0x13表示的是读取磁盘的中断函数，之后真正进入操作系统内核之后，中断处理程序还要我们自己编写，目前先用的是BIOS的中断函数。

可见即便是操作系统的源码，有时也需要去调用现成的函数方便自己工作，并不是造轮子的人就非得完全从头开始造。

Linux在用这个0x13中断干了什么呢？我们直接看代码：

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
    ...
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这里的代码注释已经很清楚了， 直接说它的作用——从硬盘的第二个扇区开始，把数据加载到内存0x90200处，共加载4个扇区。图示就是这样的：

load_setup:
    ...
    jnc ok_load_setup       ; ok - continue
    ...
    jmp load_setup

ok_load_setup:
    ...
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再往后的jnc和jmp，表示成功和失败分别跳转到哪个标签处，相当于我们高级语言中的if-else。

可以看到，如果复制成功，就跳转到 ok_load_setup 这个标签；如果失败，则会不断重复执行这段代码，也就是重试。因此我们先不需要关心重试逻辑了，直接看成功后跳转的 ok_load_setup 这个标签后的代码：

ok_load_setup:
    ...
    mov ax,#0x1000
    mov es,ax       ; segment of 0x10000
    call read_it
    ...
    jmpi 0,0x9020
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剩下的核心代码就都写在这里了，就这么几行，其作用是把从硬盘第 6 个扇区开始往后的 240 个扇区，加载到内存 0x10000 处，和之前的从硬盘复制到内存是一个道理。

至此，整个操作系统的全部代码，就已经全部从硬盘加载到内存中了。然后这些代码，又通过一个熟悉的段间跳转指令 jmpi 0,0x9020，跳转到 0x90200 处，就是硬盘第二个扇区开始处的内容。

那这里的内容是什么呢？就是我们要阅读的第二个操作系统源代码文件 setup.s。

聊聊操作系统的编译过程不过先不急，进入第二个源代码文件之前，我们先简单复盘一下整个操作系统的编译过程。整个编译过程，就是通过 Makefile 和 build.c 配合完成的，最终达到这样一个效果：1. 把 bootsect.s 编译成 bootsect 放在硬盘的 1 扇区；
2. 把 setup.s 编译成 setup 放在硬盘的 2~5 扇区；
3. 把剩下的全部代码（head.s 作为开头，与各种 .c 和其他 .s 等文件一起）编译并链接成 system，放在硬盘的随后 240 个扇区。所以整个路径如下图所示：

总结

• bootsect.s文件就是把操作系统的代码挪来挪去，最后形成上面的内存结构i，然后做了一次比较重要的内存规划，方便后续代码的执行时，数据段和代码段以及栈段的寻址方式。