操作系统存储在磁盘上的位置以及引导加载程序如何定位？

Question

这可能是操作系统特定的我不确定（我在Linux上工作）。当BIOS将引导加载程序带入内存并且CPU开始执行它时，它如何定位操作系统？它是存储在特殊的磁盘分区/知名扇区等吗？如果它存储在文件系统上，则引导加载程序需要与存储在OS中的文件系统代码交互。这个鸡蛋问题是如何解决的？

Answer 1

引导加载程序分为几个部分。首先，BIOS提取一些匹配非常特殊格式的代码，称为MBR（主引导记录）。记住您的旧计算机：您必须告诉BIOS它将以何种顺序浏览某些设备以搜索该MBR。一旦找到MBR（MBR长度为512字节，以幻数 - 0x55aa结尾），它就会在物理内存中的给定偏移量（x86上为0x7c00）上复制这段代码，并将指令指针设置为该地址。大多数情况下，MBR包含一个分区表，并将从设备加载一些有助于加载实际系统的额外代码：这称为链加载或多阶段加载。

让我们详细说明最后一点。请记住，系统正在实模式中运行，因此您只能访问1MB的物理内存，但另一方面，您可以通过<非常简单的方式访问您的HDD。 em> BIOS中断呼叫。如今，操作系统要求的内存比1MB大得多，并且他们希望在保护模式中切换处理器，以便能够访问完整的地址空间（4GB，至少在32位系统上） ）。但是，一旦系统处于保护模式， BIOS中断呼叫就不再可用，并且HDD的输入/输出必须经过复杂的设置通信，例如 DMA ，并且该设置通常不会发生在引导加载程序中。引导加载程序将从实模式来回切换到保护模式。它从HDD获取一个扇区进入1MB地址空间，然后切换到保护模式，将该扇区复制到4GB地址空间中的某个位置，最后切换回实模式以从另一个扇区获取另一个扇区。硬盘。获取所有扇区并将其复制到物理内存后，引导加载程序将跳转到操作系统。

总结：

1. BIOS查找位于每个设备的第一个扇区上的MBR的设备列表。如果第一扇区的最后一个halword与幻数匹配，则找到MBR。 BIOS将MBR复制到物理内存，然后跳转到它。
2. MBR嵌入了一个分区表，因此它知道它应该将更多代码加载到物理内存的哪个位置（基本上是HDD的哪个柱头扇区）。例如，这一步可能是加载GRUB。
3. 让我们说在GRUB中，multiboot规范用于定位操作系统。有关multiboot。
的详细信息，请查看以下链接

您可能需要查看这些资源：

• http://en.wikipedia.org/wiki/Master_boot_record
• http://en.wikipedia.org/wiki/BIOS_interrupt_call
• http://wiki.osdev.org/Boot_Sequence
• http://duartes.org/gustavo/blog/post/how-computers-boot-up
• http://www.gnu.org/software/grub/manual/multiboot/multiboot.html

Answer 2

BootPrompt HOWTO与您的问题相关。 BIOS包含加载引导磁盘第一个扇区的代码（在FlashROM中）;第一个扇区包含引导加载程序，如GRUB（或LILO）。 GRUB将内核加载到RAM中（带有一些initrd）。

BIOS设置保存在一个小的（电池保存的）特殊RAM中。

今天GRUB是一个非常复杂的计划。它了解磁盘分区和常见文件系统的结构。它能够读取其配置文件，并从分区中读取内核（在该文件中配置）。它还能够加载initrd（包含必要的内核模块）。

另见OSDEV wiki