学堂在线

• 寄存器初始值
• 第一条指令
• 处于实模式的段
• 从BIOS到Bootloader
• 从bootloader到OS
• • 段机制
  • 使能保护模式
• 加载ELF格式的ucoreOS kernel
• 参考资料

20220629.No.1824

摘自"IA-32 Intel体系结构软件开发者手册"。

• CS = F000H, EIP = 0000FFF0H
• 实际地址是:

CS:EIP = Base + EIP = FFFF0000H + 0000FFF0H = FFFFFFF0H

// 这是BIOS的EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) 所在地

• 当CS被新值加载，则地址转换规则将开始起作用。
• 通常第一条指令是一条长跳转指令(这样CS和EIP都会更新)到BIOS代码中执行。

• 段选择子（Segment Selector）: CS, DS, SS, …
• 偏移量（Offset）: EIP

• BIOS 加载存储设备（比如软盘、硬盘、光盘、USB盘）上的第一个扇区(主引导扇区，Master Boot Record, or MBR) 的512字节到内存的0x7c00 …
• 然后转跳到 @0x7c00 的第一条指令开始执行.

• bootloader做的事情:
  • 使能保护模式（protection mode）& 段机制（segment-level protection）
  • 从硬盘上读取kernel in ELF 格式的ucore kernel (跟在MBR后面的扇区)并放到内存中固定位置
  • 跳转到ucore OS的入口点（entry point）执行，这时控制权到了ucore OS中.

• 使能保护模式（protection mode）, bootloader/OS 要设置CR0的bit 0 (PE).
• 段机制（Segment-level protection）在保护模式下是自动使能的.

struct elfhdr {
	uint magic; // must equal ELF_MAGIC
	uchar elf[12];
	ushort type;
	ushort machine;
	uint version;
	uint entry; // program entry point (in va)
	uint phoff; // offset of the program header tables
	uint shoff;
	uint flags;
	ushort ehsize;
	ushort phentsize;
	ushort phnum; // number of program header tables
	ushort shentsize;
	ushort shnum;
	ushort shstrndx;
};

struct proghdr {
	uint type; // segment type
	uint offset; // beginning of the segment in the file
	uint va; // where this segment should be placed at
	uint pa;
	uint filesz;
	uint memsz; // size of the segment in byte
	uint flags;
	uint align;
};

• Chap. 2.5 (Control Registers) ), Vol. 3, Intel® and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual
• Chap. 3 (Protected-Mode Memory Management), Vol. 3, Intel® and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual
• Chap. 9.l (Initialization Overview), Vol. 3, Intel® and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual
• An introduction to ELF format: http://wiki.osdev.org/ELF