BIOS 时期

在计算机刚启动的时候, 此时没有操作系统, 内存也是空的, CPU无法执行具体指令.

此时CPU 就会去读取主板上一个叫 ROM (Read Only Memory,只读存储器)。这和咱们平常说的内存 RAM(Random Access Memory,随机存取存储器)不同。

咱们平时买的内存条是可读可写的,这样才能保存计算结果。而 ROM 是只读的,上面早就固化了一些初始化的程序,也就是 BIOS(Basic Input and Output System,基本输入输出系统)。如下所示:

在实模式下, 可读内存地址空间很小. 需要好好利用.

在 x86 系统中,将 1M 空间最上面的 0xF0000 到 0xFFFFF 这 64K 映射给 ROM,也就是说,到这部分地址访问的时候,会访问 ROM。

当电脑刚加电的时候,会做一些重置的工作,将 CS 设置为 0xFFFF,将 IP 设置为 0x0000,所以第一条指令就会指向 0xFFFF0,正是在 ROM 的范围内。在这里,有一个 JMP 命令会跳到 ROM 中做初始化工作的代码,于是,BIOS 开始进行初始化的工作。

BIOS 会先执行系统自检, 检查硬件是否正常, 然后建立一个中断向量表 和 中断服务程序, 以支持键盘和鼠标的输入 (这些都要通过中断进行)

同时还会在内存空间映射显存的空间,在显示器上显示一些字符。

Bootloader 时期

Bios 执行完成之后, 将会去寻找操作系统地址.

操作系统在哪儿呢?一般都会在安装在硬盘上,在 BIOS 的界面上。你会看到一个启动盘的选项。启动盘有什么特点呢?它一般在第一个扇区,占 512 字节,而且以 0xAA55 结束。这是一个约定,当满足这个条件的时候,就说明这是一个启动盘,在 512 字节以内会启动相关的代码。

这些代码是谁放在这里的呢?在 Linux 里面有一个工具,叫 Grub2,全称 Grand Unified Bootloader Version 2。顾名思义,就是搞系统启动的。

你可以通过 grub2-mkconfig -o /boot/grub2/grub.cfg 来配置系统启动的选项。你可以看到里面有类似这样的配置。

menuentry 'CentOS Linux (3.10.0-862.el7.x86_64) 7 (Core)' --class centos --class gnu-linux --class gnu --class os --unrestricted $menuentry_id_option 'gnulinux-3.10.0-862.el7.x86_64-advanced-b1aceb95-6b9e-464a-a589-bed66220ebee' {
	load_video
	set gfxpayload=keep
	insmod gzio
	insmod part_msdos
	insmod ext2
	set root='hd0,msdos1'
	if [ x$feature_platform_search_hint = xy ]; then
	  search --no-floppy --fs-uuid --set=root --hint='hd0,msdos1'  b1aceb95-6b9e-464a-a589-bed66220ebee
	else
	  search --no-floppy --fs-uuid --set=root b1aceb95-6b9e-464a-a589-bed66220ebee
	fi
	linux16 /boot/vmlinuz-3.10.0-862.el7.x86_64 root=UUID=b1aceb95-6b9e-464a-a589-bed66220ebee ro console=tty0 console=ttyS0,115200 crashkernel=auto net.ifnames=0 biosdevname=0 rhgb quiet 
	initrd16 /boot/initramfs-3.10.0-862.el7.x86_64.img
}

这里面的选项会在系统启动的时候,成为一个列表,让你选择从哪个系统启动。最终显示出来的结果就是下面这张图。至于上面选项的具体意思,我们后面再说。