loader完成加载内核

た入场券 2021-11-23 00:08 397阅读 0赞

第五章：保护模式进阶，向内核迈进。  
参考书籍：《操作系统 真象还原》 作者：郑钢  
这一章的内容有点硬，回头再看，还好。前五章，也是本书的第一部分。  
本章，分三部分：获取内存容量，启动分页功能，加载内核。

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## 1、获取内存容量 ##

利用BIOS中断0x15子功能0xe820，获取内存。  
类似与函数调用。下面给出输入输出参数。（具体见书上，代码及解释见书上）  
（放一张图片好看些，充实点，没有什么卵用哈）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70]![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 2、启动分页机制 ##

### 2.1 首先为什么需要分页机制？ ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]上图很明显的说出了问题。如果按照整个段放入，此时，放不进去～  
方法一：将进程C停一下，整合到上面，这样空间便足够了。似乎能行，但不够好。麻烦了些。  
方法二：将咱们的进程D，分成两部分，便可以放入内存。  
方法二，听着不错，但是这样便打断了段的特性。包括段地址：偏移地址，查找内存的方法。也不利于程序员的思维。  
所以，需要如果有一种方法，能将线性地址，映射到物理地址。这样，线性地址连续，物理地址可以不连续，这样便能解决问题。  
而这个方法，便是分页。(下面直接给出二级叶表，不清楚的可以去书上先看一级页表)  
1024 \* 1024 \* 4k=4G。所以这是咱们的最大访存范围（符合32根地址线)  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]

### 2.2 如何通过分页机制，查找到内存 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]

### 2.2 为什么说是“启动内存分页机制” ###

因为当中，有一部分被做成硬件了————页部件，这样更快。（见上图）  
所以，我们需要干的事情就少了些（硬件和软件相互配合）。  
我们需要干的事情：

1.  创建页目录表（写入页表头的信息）
2.  创建页表（写入与真实内存的映射关系）
3.  将页目录的地址写入CR3寄存器。  
    具体的实现过程：见书上。

### 2.３分页和分段的总结（important） ###

1、首先，段是逻辑上的概念（便于程序员，连续）。我们使用段的时候，使用的是选择子，16位。（eg: selector equ (0x0001<<3) + TI\_GDT　＋　RPL0）。所以高13，决定了，我们要全局描述符中的哪一段。  
２、有了段之后，便可以分页映射了。段地址: 偏移地址＝线性地址，进过分页映射，便指向（不一定连续的）内存。

## 3 加载内核 ##

首先，我们的内核文件是elf格式。（不是一个纯纯的二进制格式）。  
具体的信息看书上。当然，我们可以查看/usr/include/elf.h 文件，但是直接看，有点diffcult。  
我们需要做的事情，比较简单。

1.  从硬盘中将内核文件加载到内存中。
2.  从内存中，提取出可以直接执行的二进制信息。  
    下面仅仅给出目前的**内存使用情况**，具体信息，见书上。  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]

## 4、最重要的部分：代码 ##

整个代码在github上，有点长，我不列出来：[https://github.com/da1234cao/tiny-os/tree/master/chapter5/load-kernel][https_github.com_da1234cao_tiny-os_tree_master_chapter5_load-kernel]  
里面的**loader.asm在调用硬盘函数时候，有错**，但是我改不出来，不会bochs的调试。  
里面的loader\_new.asm可以正确运行。  
我也仅仅是能看懂代码，写不出来。  
整体代码，我给出大的逻辑。每一步的实现，见书上。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

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参考文章：[https://blog.csdn.net/q1007729991/article/details/52829235][https_blog.csdn.net_q1007729991_article_details_52829235]  
吐槽下：pro3上面用linux，不舒服。  
比如：wifi有时不能使用，需要重启。用笔在kolourprint上画草图，屏幕亮度忽亮忽暗。OneNote，我windows么有用过。

下面分享下这两天看到的其他内容：  
[对硬盘进行分区时，GPT和MBR有什么区别][GPT_MBR]  
[GitHub开源项目《The Art of Command Line（命令行的艺术）》][GitHub_The Art of Command Line]  
[陶行知][Link 1]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190725121218362.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20211122/ee97e031987b49949029d595c2a33b3f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20211122/73dc093c88654037951e6249e4e76ae0.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20211122/766cfd460c2e4621bdc52c2d9b6a4a6c.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20211122/037a78ecb24449008c1a0d46aeed2004.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20211122/92d32b56774a4479a8985aa13ac8fb95.png
[https_github.com_da1234cao_tiny-os_tree_master_chapter5_load-kernel]: https://github.com/da1234cao/tiny-os/tree/master/chapter5/load-kernel
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3NpbmF0XzM4ODE2OTI0_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20211122/87fea56e96b043a58cf4f693af5972d5.png
[https_blog.csdn.net_q1007729991_article_details_52829235]: https://blog.csdn.net/q1007729991/article/details/52829235
[GPT_MBR]: https://sp0.baidu.com/5bgWsjip0QIZ8tyhnq/wqs/detail?s=TA6qnauLTZfqnBu8IjY1Fhq15HchmMTqPau1pyfqP1I-Phmvnhckujbdm17BrauWUWdBmy-bIgI9T7qLTzuGTjYkP16knjckP1nzFMwzmyw-pyfqnHbhTh78p1YsFhNYmyTqujfhuy-b5HD1njmkn7tknWm3rHNxnHnzPHRdg1Dzrj0vndtkn1D3rjIxnHn1P1ckg1DznjD4n-tkn1Dvnj7xnHn1njDvg1D1nWbsrNtkn1nsPjNxnHnknWfvg1D1nWf1rNtkn10LPWFxnHnzn1T3g1D1nHRkPzuspyfqriuWpyfqnau9uvRqPiu1ug6qnBuWIy-b5RFarjczfH7AwHfkfRRkrjD3P1-arRuanW-AwH-Dn1Rkxj0hTZPGujYs&page_id=19f6dfea828a56c3b12f17aee4ca63d1&q=mbr%BA%CDgpt&idx=1&from_tag=IMAS&wqns=detail_opt1&absr=1&tj=587_77e6f62b1d95c1b8_0
[GitHub_The Art of Command Line]: https://mp.weixin.qq.com/s/1YEv7yhYZQoMBGEl1k8BwA
[Link 1]: https://mp.weixin.qq.com/s/A8yjPYgIZ7Pnu2yC4EhK8w