知道计算机是怎样把操作系统跑起来的吗

之前不是给大家发了个开发操作系统的环境搭建教程吗？这不，又给自己找了一堆事。大家环境搭起来了，有环境写内核了，问题就出来了。这篇文章就是整理的大家问的比较多的问题，还有我自己写操作系统的一些问题，及研究后的一些心得体会

操作系统是任何一个想成为技术大牛的小伙伴必学的知识点。每个coder接触的所有知识点，都是起源于操作系统。你可能想象不到，学会了操作系统，对于一个coder，是一件多么有意义的事情。我还是建议大家抽空学一学、写一写。当然如果你希望有人教，欢迎加入我的手写操作系统小班

一个coder不想成为大牛，结局就是被淘汰

考虑到有些小伙伴没写过操作系统，我从操作系统是如何被运行起来的角度来写这篇文章吧。相信如黑洞般的操作系统启动过程，小伙伴们都存在着很多困惑及渴望解开谜团的好奇心

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操作系统运行总览

想探究这个过程，只有你自己写操作系统才有这样的机会。因为真实机器，你没法调试，看不到这个过程

当你写好了一个OS内核，用bochs运行起来，你会发现bochs停留在一个断点处。这个断点所在的内存地址是0xfffffff0，如图。

注意：这时候还没有运行你写的OS内核，更进一步说，你写的OS内核都还没有装入内存

这里引出来第一个问题：当我们运行我们自己写的OS内核的时候，bochs为什么会在0xfffffff0处停下来

接下来第二个问题：0xfffffff0处的汇编指令是jmpf 0xf000:e05b，跳过去要执行的代码是做什么的？

当把0xfe05b处的代码执行完，会跳转到地址0x7c00，这里是我们写的OS内核开始的地方

第三个问题就是：为什么我们自己写的OS内核要载入到0x7c00，为什么不是其他的内存地址

这里为什么显示的是0x7c02呢？因为我们下的断点占两个字节，bochs从断点的下一行开始显示，所以如此

接下来咱们一个问题一个问题的分析

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第一个问题

问题是，我们用bochs运行我们写的OS内核，为什么会停留在0xffffff0处？

我们反着来推，如果我们写的OS内核需要运行起来，之前需要完成内核的加载，在加载内核之前需要知道我们写的OS内核是存储在硬盘中还是软盘中，根据不同的存储介质，使用不同的方式进行读取。还有，运行OS内核需要内存，在运行之前是不是要检查下有没有插内存条……

综上，在运行OS内核之前，其实要做很多事情，这些事情由谁来做呢？BIOS例程。BIOS例程是写死在主板ROM中的一段程序。如果你经历过电脑开机启动不了，你可能就听过维修人员说这样一句话：刷主板ROM试试

为什么要提到BIOS例程呢？因为0xffff0就是BIOS例程的入口地址。停留在这里，就是让你有机会去调试BIOS例程，看它是如何检测硬件、设置中断、载入内核、交出执行权

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第二个问题

问题是，0xfffffff0处的汇编指令是jmpf 0xf000:e05b，跳过去要执行的代码是做什么的？

其实前面也提到了，做硬件检测，比如检测有没有插内存条，内存条容量；有没有接入存储介质，接入了几块…检测完硬件就需要填充中断向量表，然后将我们写的内核代码读入内存……最后把执行权限交给OS内核。怎么交呢？代码类似于jmpf 0x7c00

为什么内存条松了开不了机，知道原因了吧

当时研究这个问题的时候，我在想，为什么要跳转呢？讲0xfe05b作为BIOS例程的入口不就可以了吗？我也尝试找了各种资料：Inter手册、BIOS规范，没找着答案，所以这个问题木有答案，大家就当纯粹一听。

当你走到一定高度，你会非常苦恼，因为计算机不是发源于我们国家，而且我们不是生活在那个年代，导致资料特别少，而且有些设计由于历史原因流传下来，又没有资料说明，找不到答案

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第三个问题

问题是，为什么我们自己写的OS内核要载入到0x7c00，为什么不是其他的内存地址？

这个也是由于历史原因。

0x7C00第一次出现在IBM PC 5150的BIOS处理int 19（19号中断）的时候，IBM PC 5150是x86（32位）IBM PC/AT系列的祖先，这款PC于1981年发布，使用了intel8088（16位）的处理器和16KB的RAM内存，BIOS和微软的基本指令均放在该内存中。当打开电源，BIOS开始自检，然后出发 19号中断，在处理19号中断时，BIOS检测电脑是否具有软盘、硬盘或是固定磁盘，如果有任何可以使用的磁盘，BIOS就把磁盘的第一个扇区（512B）加载到内存的0x7C00地址处。

那0x7C00是怎么算出来的呢？那时候计算机的最小内存是32K，为了把尽量多的连续内存留给操作系统，主引导记录就被放到了内存地址的尾部。由于一个扇区是512字节，主引导记录本身也会产生数据，需要另外留出512字节保存。所以，它的预留位置就变成了：

0x7FFF - 512 - 512 + 1 = 0x7C00

0x7C00就是这么算出来的

OK，到这来就把操作系统是如何被电脑运行起来的细节讲明白了。你学废了吗？