本文來(lái)自微信公眾號(hào)：編程技術(shù)宇宙 （ID：xuanyuancoding），作者：軒轅之風(fēng) O
來(lái)電了
“來(lái)電了，來(lái)電了，起來(lái)干活了”，一大早，我還在睡夢(mèng)中就被吵醒了。
我是 CPU 一號(hào)車(chē)間的阿 Q，好久不見(jiàn)，不知道大家有沒(méi)有想我呢？
“今天不是星期六嗎？怎么還要工作”，我有些不開(kāi)心，本以為能睡一個(gè)懶覺(jué)，誰(shuí)知道大周末的程序員還開(kāi)機(jī)，這是來(lái)加班了嗎。
一邊抱怨，一邊還得趕緊起來(lái)干活。
來(lái)到我所在的工作車(chē)間，提取指令的小 A、分析指令的小胖和負(fù)責(zé)結(jié)果回寫(xiě)的老 K 都已經(jīng)到了，就差執(zhí)行指令的我了。
我們幾個(gè)各就各位，做起了準(zhǔn)備工作。
“小 A，報(bào)告一下各個(gè)寄存器的值”，我囑咐小 A，這是我們每天開(kāi)始工作前必做的檢查項(xiàng)。
每次一通電，咱們的電路就會(huì)啟動(dòng)自檢工作，把所有的寄存器全部重置，如果哪里有異常的話(huà)，就會(huì)把錯(cuò)誤記錄到 EAX 寄存器中，如果發(fā)現(xiàn) EAX 的值不是 0，那可就大事不好了。
“報(bào)告，寄存器已確認(rèn)：”
EAX，EBX, ECX, ESI, EDI, EBP, ESP: 0x00000000
EFLAGS: 0x00000002
CS: 0xF000
EIP: 0xFFF0
······
看起來(lái)沒(méi)什么問(wèn)題，尤其是 CS 和 IP 這兩個(gè)寄存器，決定著一會(huì)兒該從哪里開(kāi)始執(zhí)行代碼呢。
我們是一個(gè) 64 位的 CPU，平時(shí)都是工作在保護(hù)模式下，使用虛擬地址來(lái)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存，由廠里的內(nèi)存管理單元 MMU 負(fù)責(zé)給轉(zhuǎn)換成真實(shí)的物理地址。
不過(guò)在剛剛開(kāi)機(jī)的這會(huì)兒功夫，虛擬地址翻譯所需要的頁(yè)目錄、頁(yè)表這些信息都還沒(méi)準(zhǔn)備好，MMU 還沒(méi)法工作，這時(shí)候我們只能使用 16 位的寄存器，工作在實(shí)地址模式下，使用段 + 基址的方式來(lái)跟內(nèi)存打交道，最多只能使用 1MB 的內(nèi)存空間，實(shí)在是有點(diǎn)局促。
開(kāi)始執(zhí)行
“大家都準(zhǔn)備好了嗎，打起精神來(lái)，要準(zhǔn)備開(kāi)始今天的工作了哦！”
“Q 哥，這剛剛通電，內(nèi)存條那家伙應(yīng)該還是一片空白吧，咱們要去執(zhí)行哪里的指令??？”，小 A 問(wèn)到。
“這你不用擔(dān)心，在主板上，咱們 CPU 隔壁不遠(yuǎn)處有個(gè)叫 BIOS 的伙計(jì)，是一個(gè) ROM 芯片，咱們已經(jīng)跟他約定好了，一通電他就映射到地址空間中，你盡管按照 CS:IP（0xF000:0xFFF0）指向的地方開(kāi)始取指令就對(duì)了，他會(huì)安排好的”
“原來(lái)是這樣”，小 A 點(diǎn)了點(diǎn)頭，似懂非懂的樣子。
正式開(kāi)始干活了，小 A 熟練的從 F000:FFF0 處，也就是 0xFFFF0 處取到了第一條指令：jmp xxxx
好家伙，上來(lái)就是一個(gè)大跳轉(zhuǎn)，我們一下來(lái)到了 BIOS 那家伙地盤(pán)的中央，開(kāi)始執(zhí)行他準(zhǔn)備的程序了。
接下來(lái)執(zhí)行的這一堆指令我已經(jīng)做過(guò)無(wú)數(shù)次了，對(duì)主板上各單位進(jìn)行檢測(cè)，看看有沒(méi)有異常情況，還有初始化我們工作需要的中斷向量表等等，我早已經(jīng)輕車(chē)熟路了。
“哥幾個(gè)忙著吶”，我們正忙的熱火朝天，發(fā)現(xiàn)有人在門(mén)口圍觀，回頭看去，原來(lái)是隔壁二號(hào)車(chē)間、五號(hào)車(chē)間、八號(hào)車(chē)間的幾個(gè)家伙。
“你們幾個(gè)這么閑，要不來(lái)幫我們干會(huì)兒活？”
“哎，你想得美，你們一號(hào)核是引導(dǎo)處理器（BSP），待遇比我們好，這開(kāi)機(jī)啟動(dòng)的活兒我們?cè)趺茨軗屇?？”，二?hào)車(chē)間的虎子陰陽(yáng)怪氣的說(shuō)到。
真是羨慕他們，比我們 1 號(hào)車(chē)間上班時(shí)間晚，每次都可以多睡會(huì)兒。
MBR
我繼續(xù)執(zhí)行 BIOS 中的代碼，一切檢查完畢，沒(méi)什么異常，要準(zhǔn)備啟動(dòng)操作系統(tǒng)大佬了。
接下來(lái)，我檢查了 BIOS 中配置的啟動(dòng)順序，排在第一位的是硬盤(pán)兄弟。
于是我把硬盤(pán)老哥第 0 盤(pán)第 0 道第 1 扇區(qū)的內(nèi)容讀取到了內(nèi)存中的 0x7C00 位置，他們把這玩意叫做主引導(dǎo)記錄 MBR，一共 512 個(gè)字節(jié)。
聽(tīng)硬盤(pán)那哥們說(shuō)，這是操作系統(tǒng)老大在安裝的時(shí)候，寫(xiě)到他那里的。
他還告訴我，這個(gè)位置很重要，曾經(jīng)就有病毒占據(jù)了這個(gè)位置，最后沒(méi)辦法只好重裝系統(tǒng)。
MBR
讀取到了 MBR 后，還得檢查最后兩個(gè)字節(jié)必須是 0x55 和 0xAA，看起來(lái)沒(méi)什么問(wèn)題，是一個(gè)合法的 MBR，我們又跳到了 0x7C00 的位置開(kāi)始執(zhí)行。
操作系統(tǒng)
終于來(lái)到操作系統(tǒng)的地盤(pán)兒了，在操作系統(tǒng)的指示下，我們切換了工作模式，開(kāi)始在保護(hù)模式下工作了！
剛剛切換到保護(hù)模式下，MMU 仍然沒(méi)法做地址翻譯工作，我們還是只有直接使用物理地址跟內(nèi)存聯(lián)系，所以得趕緊把頁(yè)目錄和頁(yè)表準(zhǔn)備妥當(dāng)才行。
忙活了一陣子之后，總算把需要的東西都弄好了，我激動(dòng)的打開(kāi)了內(nèi)存分頁(yè)的開(kāi)關(guān)，通知 MMU 部門(mén)開(kāi)始工作，現(xiàn)在我們可以使用虛擬地址訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)存了，這感覺(jué)棒多了！
這時(shí)，一旁圍觀的二號(hào)車(chē)間、五號(hào)車(chē)間、八號(hào)車(chē)間那幾個(gè)家伙見(jiàn)狀趕緊遛了回去，因?yàn)樗麄冎?，馬上就該他們工作了。
我們繼續(xù)執(zhí)行操作系統(tǒng)的代碼，給咱們 CPU 其他所有核都準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)和指令，創(chuàng)建了多個(gè)線(xiàn)程出來(lái)，把他們也叫起來(lái)一起工作，咱們這個(gè)八核 CPU 終于全面開(kāi)動(dòng)起來(lái)，一下子熱鬧了不少。
再后來(lái)，不知執(zhí)行了多少指令，創(chuàng)建了多少線(xiàn)程，才把操作系統(tǒng)老大完整的運(yùn)行了起來(lái)，成功完成了這一次的啟動(dòng)。
這就是通電后，我們 CPU 開(kāi)始工作的日常，我已經(jīng)記不清這是第多少次啟動(dòng)了，也不知道，我們還能啟動(dòng)多少次???
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