linux 0.11内核初始化篇

  从head.s到main()函数。原来对于内核来说,在执行了初始化之后，内核执行权切换到了用户模式（0），cpu从0特权级切换到了3特权级。这是和原来想的不同。
  言归正传，在boot/目录中有bootsect.s、setup.s、head.s按照执行顺序来的。
 
总体功能：Pc开机，80x86进入实模式，并从地址0xffff0（此处是rom-bios中的地址）。Pc的bios将指向系统检测，从物理地址0初始化中断响亮。然后启动设备的第一扇区磁盘引导区（此就是在文件系统中描述的那个bootblock块）读入内存绝对地址0x7c00处（此时为实模式，汇编语言可以访问直接地址）。然后跳转至此。启动设备。
  bootsect.s由bios读入内存，然后自己将自己移动到0x90000处，启动设备后2kb代码读到0x90200处，
内核其他模块被读到0x10000开始处。
在系统显示loading....时，控制权将给boot/setup.s。启动部分识别主机及vga卡类型，然后将系统地址从0x10000移动到0x0000处，进入保护模式。
此时idt 、gdt、ldt被加载，分页工作也设置好了（从这里可以看出分页工作是head.s在中完成的，具体的内存分配则是完成从虚拟地址到物理地址映射的一个过程。），处理器和协处理器最终调用init/main.c的程序。
  不直接移动到0x0000开始处呢？因为在setup程序开始处还需要利用ROM－BIOS的中断调用来获取机器的参数。BIOS在初始化时会在物理内存开始处放置0x400的向量表，使用完后才可以覆盖。

/linux/boot/bootsect.s中的重要代码
其中都是一些BIOS中断用汇编语言编写，可见汇编的不可取代的位置。
jmpi go,INITSEG /*这条指令后段地址cs是0x9000。
seg cs
mov  sectors , cx/*将cx寄存器的值送入cs:sectors;cs是0x9000。*/
......
seg cs
mov bx,sectors /*cs : sectors的值送入bx寄存器。*/
root_defined:
seg cs
mov  root_dev,ax /*保存，后面有.org 508(0x1fc开始)。：.word ROOT_DEV存放根文件系统的设备号（其在启动扇区的508开始的第二个字节*/
boot_flags:
            .word 0x55aa   /*硬盘有效标识符*/
setup.s
也是利用rom bios读取机器系统数据。并保存在0x90000开始的位置，覆盖了bootsect程序的地方。比较重要的有0x90080第一个硬盘参数表（长度16个字节），0x90090第二个硬盘参数表，0x901fc是根设备号2个字节。
setup程序重要代码。
mov ah,#0x88
int 0x15
mov [2],ax 将扩展内存数值放在0x90002处。（一个字)
在取硬盘信息时
mov ax ,#0x000
mov ds, ax
lds  si,[4*0x41]取向量中断0x41的值，也即hd0的参数表地址->ds:si
mov ax,#INITSEG       // (0x9000)
mov es, ax
mov di,#0x0080 /*传输目的地址：0x9000:0x0080 es:di
mov cx,#0x10 //传输0x10字节*/
rep
movsb

.....
这里有
end_move:
      mov ax, #SETUPSEG/*#define SETUPSEG 0x9020*/
      mov  ds,ax
      lidt  idt_48/*加载中断描述符(idt)寄存器idt_48是6字节操作数，钱粮字节是限长，后字节是idt表长*/
      lgdt dgt_48 /* 加载全局描述符寄存器*/
.word 0x00eb,0x00eb /*jmp $ + 2, jmp $ + 2，跳转值是0，还是直接执行。*/
设置进入32保护模式运行：
mov ax,#0x0001  /*CR0寄存器比特位是0，导致cpu工作在保护模式.*/
lmsw   ax  /*加载机器状态字*/
jmpi   0, 8 /*跳转到cs段8，偏移值为0的地方,此时段8已经是保护模式下的段选择符了，段选择符为2字节。0x0000 0000, 0000 , 1000表示请求特权级0，使用全局描述符表的第一项，基地址是0*/
gdt:          /*此处是全局描述符表的开始，由多个8字节常的描述符项组成*/
.word 0, 0, 0, 0

/*用的是它,当加载代码段寄存器时，使用的是这个偏移值*/
.word 0x07ff /*8M Limit*/
.word 0x0000 /*基址是0*/
.word 0x9a00
.word 0x00c0

/*gdt表中偏移量是0x10，加载数据段寄存器(ds)时，使用的是这个偏移值*/
.word  0x7fff
.word  0x0000
.word  0x9200
.wrod  0x00c0

idt_48:
.word 0
.word 0 , 0 /*idt_base = 0L

gdt_48:
.word 0x800  /*gdt limit = 2048,256 项*/
.word 512 + gdt, 0x9 /*gdt_base = 0x9xxxx,用来表示此描述符所在内存的地址*/

因为代码段描述符和数据段描述符都指向系统模块的开始处，是物理地址0x0000，执行jmpi 0, 8(就会跳到基地址为0，偏移地址为0的地方执行，在段描述符项中段限制是检测用的看是否访问越位。)*/head.s程序开始执行。

head.s汇编和前面的语法不同，采用了AT&T汇编语言格式，使用GNU的gas和gld2进行汇编连接。
此程序在内存绝对地址为0的地方。功能加载数据段寄存器，重新设置终端描述符idt，共有256项。然后重新设置全局描述符表gdt.检测A20线是否开启。分页处理机制，将页面目录表放在绝对地址0开始处，此被覆盖，后放置可以寻址16M的4个也表，分别设置表项。利用返回指令将预先放置在堆栈的init/main.c程序入口弹出，运行main()程序。
重要代码：
movl $0x10, %eax 表示段选择符请求的是数据段描述符。
......
lss _stack_start, %esp /*_stack_start -> ss: esp*/
call setup_idt  /*调用设置中断描述符表子程序*/
call setup_gdt  /*调用设置全局描述符表子程序*/
setup _idt :
lea  ignore_int, %edx  /*将ignore_int的有效地址值->edx寄存器 ignore_int 是中断门*/
movl  $0x00080000, %eax /*将选择符0x0008置入%eax的高16位中。*/
movw  %dx, %ax  /*偏移值的低16位置入eax的低十六位中。此时eax含有门描述符低4字节的值*/
movw $0x8e00, %dx /*吃食edx含有门描述符高4字节的值*.
lea  _idt, %edi/*中断描述符的地址*/
mov  $256 %ecx;
rp_sidt:
movl  %eax,(%edi) /*将哑中断描述符存入表中(%edi)为描述符的地址*/
movl %edx, 4(%edi)/*
add $8,%edi /*edi指向下一项*/
dec %ecx  /*运行256次的意义是啥，因为是哑的*/
jne rp_sidt
lidt ldt_descr /*加载终端描述符寄存器值*/
ret;
setup_gdt:
lgdt  gdt_descr  /*加载全局描述符寄存器*/
      ret

.org 0x1000  /*从偏移0x1000开始的是第一个页表*/
pg0:

.org 0x2000
pg1:

.org 0x3000
pg2:

.org 0x4000
pg3:

org 0x5000/*内存数据块从偏移0x5000开始*/

_tmp_flopy_area:
.fill 1024 , 1, 0 /*共保留1024项，每项1字节，填充0*/
.......
setup_paging:
movl $1024 * 5 ,%ecx/*首先对1页目录4页也表)清零*/
xorl  %eax, %eax
xorl  %edi, %edi             /*页目录从0x000地址开始*/
cld  ; rep; stosl

movl $pg0+7, _pg_dir /*$pg0 + 7表示0x00001007是页目录的第一项*/
movl $pg1+7,_pg_dir + 4
movl  $pg2+7,_pg_dir+ 8
movl $pg3+7, pg_dir +12

movl $pg3+4092, %edi
movl  $0xfff007, %eax /*最后一项对应物理内存页面的地址是0xfff000，加上属性是0xfff007。
std /*edi 值递减(4字节)
stosl 
subl %0x1000, %eax  /*每添好一项物理值减0x1000。
jge 1b  /*如果小于0，那么己说明全填好了*/
xorl %eax,%eax
movl %eax,%cr4
/*设置页目录基地址寄存器cr3的值*/
movl %cr0, %eax
orl $0x80000000, %eax/*添加pg标志位*/
movl %eax,%cr0
ret

.....
.align 2
.word 0
gdt_descr:
            .word 256 * 8 -1
            .long _gdt
        .align 3
_idt: .fill 256, 8, 0    /*256项每项8字节，都是0*/

_gdt: .quad  0x0000000000000000
      .quad  0x00c09a0000000fff /*0x08,内核代码段最大长度是16M*/
      .quad  0x00c0920000000fff/*0x10,内核数据段最大长度是16M*/
      .quad  0x0000000000000000
      fill 252 , 8, 0 /*其他的为TSS段和LDT段*/