【从头到脚品读 Linux 0.11 源码】第一回最开始的两行代码

2022-09-09 14:33:09

从这一篇开始，您就将跟着我一起进入这操作系统的梦幻之旅！

别担心，每一章的内容会非常的少，而且你也不要抱着很大的负担去学习，只需要像读小说一样，跟着我一章一章读下去就好。

话不多说，直奔主题。当你按下开机键的那一刻，在主板上提前写死的固件程序 BIOS 会将硬盘中启动区的 512 字节的数据，原封不动复制到内存中的 0x7c00 这个位置，并跳转到那个位置进行执行。

启动区的定义非常简单，只要硬盘中的 0 盘 0 道 1 扇区的 512 个字节的最后两个字节分别是 0x55 和 0xaa，那么 BIOS 就会认为它是个启动区。

所以对于我们理解操作系统而言，此时的 BIOS 仅仅就是个代码搬运工，把 512 字节的二进制数据从硬盘搬运到了内存中而已。所以作为操作系统的开发人员，仅仅需要把操作系统最开始的那段代码，编译并存储在硬盘的 0 盘 0 道 1 扇区即可。之后 BIOS 会帮我们把它放到内存里，并且跳过去执行。

而 Linux-0.11 的最开始的代码，就是这个用汇编语言写的 bootsect.s，位于 boot 文件夹下。

通过编译，这个 bootsect.s 会被编译成二进制文件，存放在启动区的第一扇区。

随后就会如刚刚所说，由 BIOS 搬运到内存的 0x7c00 这个位置，而 CPU 也会从这个位置开始，不断往后一条一条语句无脑地执行下去。

那我们的梦幻之旅，就从这个文件的第一行代码开始啦！

mov ax,0x07c0
mov ds,ax

好吧，先连续看两行。

这段代码是用汇编语言写的，含义是把 0x07c0 这个值复制到 ax 寄存器里，再将 ax 寄存器里的值复制到 ds 寄存器里。那其实这一番折腾的结果就是，让 ds 这个寄存器里的值变成了 0x07c0。

ds 是一个 16 位的段寄存器，具体表示数据段寄存器，在内存寻址时充当段基址的作用。啥意思呢？就是当我们之后用汇编语言写一个内存地址时，实际上仅仅是写了偏移地址，比如：

mov ax, [0x0001]

实际上相当于

mov ax, [ds:0x0001]

ds 是默认加上的，表示在 ds 这个段基址处，往后再偏移 0x0001 单位，将这个位置的内存数据，复制到 ax 寄存器中。

形象地比喻一下就是，你和朋友商量去哪玩比较好，你说*、南锣鼓巷、颐和园等等，实际上都是偏移地址，省略了北京市这个基址。

当然你完全可以说北京*、北京南锣鼓巷这样，每次都加上北京这个前缀。不过如果你事先和朋友说好，以下我说的地方都是北京市里的哈，之后你就不用每次都带着北京市这个词了，是不是很方便？

那 ds 这个数据段寄存器的作用就是如此，方便了描述一个内存地址时，可以省略一个基址，没什么神奇之处。

ds : 0x0001

北京市 : 南锣鼓巷

再看，这个 ds 被赋值为了 0x07c0，由于 x86 为了让自己在 16 位这个实模式下能访问到 20 位的地址线这个历史因素（不了解这个的就先别纠结为啥了），所以段基址要先左移四位。那 0x07c0 左移四位就是 0x7c00，那这就刚好和这段代码被 BIOS 加载到的内存地址 0x7c00 一样了。

也就是说，之后再写的代码，里面访问的数据的内存地址，都先默认加上 0x7c00，再去内存中寻址。

为啥统一加上 0x7c00 这个数呢？这很好解释，BIOS 规定死了把操作系统代码加载到内存 0x7c00，那么里面的各种数据自然就全都被偏移了这么多，所以把数据段寄存器 ds 设置为这个值，方便了以后通过这种基址的方式访问内存里的数据。