01 - 进阶操作系统（BIOS）

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1. BIOS - Base input & Output system

• BIOS是上电后第一个运行的程序
• BIOS首先检测硬件状态，检测通过后立即进行硬件初始化工作
• BIOS会在内存中建立 中断向量表（提供硬件访问的方法）
• BIOS最后将控制权交由 主引导程序 执行

BIOS不是软件 ，而是 固件Firmware

固件是固化在硬件中的程序，在硬件出厂前已经烧写固定。

1.1 系统启动流程

==> 上电
==> 运行BIOS（0xFFFF0）
==> 硬件初始化
==> 建立中断向量表
==> 加载运行主引导程序（0x07c00)
==> 软件初始化
==> 加载运行操作系统内核
==> 系统初始化
==> …

问题：

• BIOS是如何被运行起来的？

1.2 BIOS的运行机制

• BIOS存储于ROM中，地址映射为0xF0000~0xFFFFF（实地址）
• BIOS的入口地址为：0xFFFF0
• 硬件电路的特殊设计使得：
  • 开机后，CPU从0xFFFF0处开始执行，也即 开机后运行BIOS

1.3 BIOS的最后使命

• 按照用户设置扫描各个 存储介质（光驱、软驱、U盘，等），寻找是否有 主引导程序
• BIOS发现主引导程序后，BIOS将存储介质主引导区中的 主引导程序载入内存
• 主引导程序在内存中的入口地址为 物理地址 0x07c00
• 将控制权交由主引导程序执行（jmp 0x07c00）

思考：

• BIOS如何在存储介质中寻找主引导区？
• 如何判断引导区中有没有主引导程序？

1.3.1 主引导区（MBR：Master Boot Record）

• 位置：位于存储介质的 最开始处，大小为 512字节
• 特点：前512字节的 最后两个字节为 0x55aa
• 数据：0x55aa之前的数据被视为主引导程序

1.3.2 更详细的系统启动流程（x86架构）

2. 小结

• BIOS是计算机上电后第一个运行的程序
• BIOS进行必要的初始化 ，并加载运行主引导程序
• 主引导程序位于存储介质的最开始512字节处
• 主引导程序负责后续初始化，并加载操作系统内核