最近在上杨立祥老师的《操作系统高级教程I》，主要讲述Linux 0.11是如何被加载到内存，并且开始接管计算机。那么系统是如何被加载并执行的呢？

基本上分为三步：

• （1）启动BIOS，准备实模式下的中断向量表和中断服务程序
• （2）从启动盘加载操作系统到内存，加载操作系统程序的工作，由第一步准备好的中断服务程序完成
• （3）为执行32位的main函数做过渡工作

杨老师的书中，在BIOS启动之后的讲解都很清楚，唯一在BIOS启动那里，有点“犹抱琵琶半遮面”的感觉。我个人的理解是，整个计算机里面只有处理器（也就是CPU）可以“干活”，所以BIOS的启动肯定需要CPU的参与，那么指令执行的地方在哪里呢？本质上，指令执行都是在CPU的寄存器和运算单元那里完成的，为了完成复杂的运算，需要保存很多数据，所以需要内存访问的支持。

而BIOS是被固化在EEPROM里面的，通过总线连接着主板上的南桥芯片（貌似现在已经取消了，anyway，BIOS是可以被CPU通过总线访问的）供CPU访问。问题是目前内存可用么？答案应该是不可用，因为需要初始化“memory controller”，才能访问内存。那么代码在哪里执行呢？有个“就地执行”的概念，我本科在嵌入式组的时候，对这个东西只是感到神奇，并没有真正理解。现在看了汇编的一些东西，加上x86微机原理的东西，感觉“只要能够被CPU寻址，并且提供访问driver的存储器，理论上都可以执行代码”，记得“任何执行都发生在CPU内部”。

既然软件环境还没建立好，那么BIOS是如何开始被执行的呢？直觉上，想到了硬件的自启动。也就是加电后，CPU立即开始执行BIOS的代码，至于CPU如何知道运行那里的代码呢？涉及到硬件的东西，一时说不清楚。这里需要留意一个概念，就是CPU寻址和存储器编址，再具体来讲，就是ROM和RAM是如何统一编址的。现在还没要搞清楚具体机制，需要进一步的学习。

参考了stackoverflow上的一个讨论：

It both directly executes from ROM and copies stuff into RAM.

On a modern x86 processor, the chipset memory controller is uninitialized at initial power-up, so there is no RAM available.

A modern BIOS is usually divided into two parts:

• Boot Block (early POST)
• Compressed Area (mid-to-late POST)

When the processor comes out of reset, it begins executing instructions at a fixed address in memory, called the “reset vector”. The BIOS flash chip is mapped to this address in memory. The processor simply starts executing instructions from this address.

The “Boot Block” refers to the BIOS code starting at the reset vector (plus a few JMPs). This is executed directly from ROM (memory controller isn’t up yet), so it is very slow.

The BIOS Boot Block generally does the following:

• 1.Initialize the memory controller. (If you get a “memory not detected” beep code from a motherboard, it happens here.)
• 2.Perform a checksum on the Compressed Area to make sure the rest of the BIOS is free of corruption.
• 3.Jump into a Recovery Mode if any corruption is detected.
• 4.If the checksum passes, decompress the rest of the BIOS into RAM somewhere (typically below the 1MB boundary).
• 5.Jump to the decompressed code in RAM and continue with boot.

A long road to go…