lab_1 清华大学ucore bootload启动ucore os（预备基础知识+实验过程）

实验1 ：bootload启动ucore os

1.0实验内容:

lab1中包含一个bootloader和一个OS。这个bootloader可以切换到X86保护模式，能够读磁盘并加载ELF执行文件格式，并显示字符。而这lab1中的OS只是一个可以处理时钟中断和显示字符的幼儿园级别OS。bootload(引导装入)的翻译。

Lab1主要是关于操作系统如何启动，以及如何中断，函数调用栈相关的知识。

1.1 x86启动顺序

硬件启动后，怎么把操作系统放到内存中去运行。

1 BIOS启动过程

从BIOS到Bootload

CPU加电后，寄存器初始值为空。通过CS（16位的代码段寄存器）和EIP（指令指针寄存器）来决定启动的第一条指令的地址。

计算机加电后，CPU从物理地址0xFFFFFFF0（由初始化的CS：EIP确定，此时CS和IP的值分别是0xF000和0xFFF0)）开始执行。在0xFFFFFFF0这里只是存放了一条跳转指令，通过跳转指令跳到BIOS例行程序起始点。

BIOS做完计算机硬件自检和初始化后，会选择一个启动设备（例如软盘、硬盘、光盘等），并且读取该设备的第一扇区的512字节(即主引导扇区或启动扇区)到内存一个特定的地址0x7c00处，然后CPU控制权会转移到那个地址继续执行。至此BIOS的初始化工作做完了，进一步的工作交给了ucore的bootloader。

2 bootloader启动过程

从Bootload（512字节）到OS

BIOS将通过读取硬盘主引导扇区到内存，并转跳到对应内存中的位置执行bootloader。bootloader完成的工作包括：

从实模式（16/20位寻址空间-1M）切换到保护模式（32位寻址空间-4G），启用分段机制。（为后续操作系统的执行做准备）
读磁盘中kernel代码（ELF执行文件格式的ucore操作系统到内存
显示字符串信息
把控制权交给ucore操作系统

3 段机制

段机制内容：

总结：你需要建立好一个GDT（全局段描述符表），这里面每一项是一个段描述符，然后我还要把相应的段寄存器CS DS等设置好对应的index，是的CS，DS等这些段寄存器能够指向全局描述符表GDT对应的项。这个项我们称为段描述符，这个描述符指出映射关系，从而可以在使能了保护机制后，使段机制能够正常的工作。

4 加载ELF格式的ucore OS kernel

ucore编译之后会生成ELF格式的执行程序。

总结：能识别出很重要的一些关键信息，然后把相应的代码段数据段从我们的文件读到我们的内存中来。

1.2 C函数调用的实现

具体细节上怎么实现系统调用

其他注意事项：

参数和函数返回值可通过寄存器或位于内存中的栈来传递

不需要保存/恢复所有寄存器

1.3 gcc内联汇编

gcc是编译内核的一个编译器，有很方便的内联汇编。可以在C文件中嵌入汇编代码，就不用单独写一个汇编的文件。也有相应的规则。

Example：

asm代表内联汇编的关键字，然后把上一段汇编括起来，用引号表示一段字符串。%->%%

1.4 x86-32下的中断处理

一旦操作系统启动后，很重要的事情就是接管中断

中断源：

1.5 小结

1.6实验过程