3.1 操作系统启动过程

3.1.1 BIOS和主引导记录MBR

A、两种工作模式：实模式（real mode）和保护模式

1. 实模式（实地址模式，real mode）

a. 程序按照8086寻址方法访问0h-FFFFFh(1MB)空间

1) 前面640k【00000--9FFFF】：基本内存

2）中间128k【A0000--BFFFF】: 显卡显存

3）末尾256k 【C0000--FFFFF】: BIOS（Basic I/O System，固件）

1) C0000-C7FFF：显示卡BIOS

2）C8000-CBFFF：IDE控制器BIOS

3）F0000-FFFFF：最后64k，系统BIOS

4）功能：系统启动配置、基本的设备I/O服务、系统的加点自检和启动

b. 寻址方式：物理地址（20位）=地址段：偏移地址

c. CPU单任务运行

2、保护模式（内存保护模式，protect mode）

a. 寻址方式：段（32位）和偏移量（32位），寻址4GB空间

1). 段的属性：起始地址，存取属性，权限级别，...

2). 段页寻址机制（段，页）

3). 虚拟地址，进程，封闭空间

4). 应用程序和操作系统的运行环境都被保护

5). CPU支持多任务

B、主启动记录MBR

1. 存放在硬盘/软盘的首扇区

2. 存放和OS启动的相关信息（Main Boot Record）

3. 512BYTES

4. 结束：0xAA5h

C、启动过程

1. POST（加电自检）-->CMOS设置（硬盘启动）-->读取MBR-->控制权交给MBR

2. MBR读取分区表（Partition Table），找到其中的活动分区（Active Partition），并确认其它的分区都不是活动分区。MBR读取活动分区的第一个分区（分区引导记录PBR），并把它加载到内存中去

3. PBR继续控制后面的引导过程

3.1.2 操作系统启动过程

A、初始化引导

1. 目的：把OS核心装入内存并使之开始工作接管计算机系统

2. 过程：1）加点，JUMP POST 2）...BIOS中的启动程序运行 3）启动程序：a.读取0面0道第1扇区内容（MBR） b. 加载MBR中的引导程序 4）引导程序：a. 根据相关参数，读取硬盘指定位置的文件到内存 b. 加载硬盘上OS内核，并初始化基本参数

B、核心初始化

1. 目的：OS内核初始化系统的核心数据

2. 典型工作：a. 各种寄存器的初始化 b. 存储系统和页表初始化 c. 核心进程构建 d. ...

C、系统初始化

1. 目的：为用户使用操作系统做准备，使系统处于待命状态

2. 工作：a. 初始化文件系统 b. 初始化网络系统 c. 初始化控制台 d. 初始化图形界面 e. ...

D、LINUX启动过程：POST-->MBR-->KERNEL映像-->KERNEL映像自解压并执行-->内核初始化-->内核启动--> 加载init程序

1. init 程序：

a. 进程号为1

b. init进程通过/etc/inittab脚本进行初始化 1)不同运行级别（Runlevel）

c. 脚本文件inittab 1)init进程根据/etc/inittab执行相应的脚本初始化系统

2. 登录过程

3.2 操作系统的生成

A、满足特定硬件环境和用户需要，组装和构建操作系统的过程

B、步骤：1）根据硬件环境/用户要求配置功能模块和构造参数 2）构建（build）OS的映像

C、前提：1）操作系统由可拆装模块构成2）有交互式配置工具3）有映像构建工具

D、linux操作系统的生成：

1. 获取linux内核的源代码

a. http://www.kernel.org/

b. cd /usr/src

c. tar zxvf linux-....

2. 选择和启动内核配置程序

a. cd /usr/src/linux-2.6

b. make config （文本界面，不推荐使用）

c. make xconfig (图形窗口模式，xWindows使用)

d. make menuconfig（文本选择界面，字符中端）

3. 根据需要配置内核模块和参数

4. 重新编译新的内核

a. make dep 生成依赖dependency信息

b. make clean 清除旧的编译结果

c. make bzImage ./arch/i386/boot/bzImage

5. 编译和安装模块

a. make modules

b. make modules_install：模块被编译安装到 /usr/lib/<内核版本号>目录下

6. 启动新内核

a. cp bzImage /boot/bzImage

b. GRUB

1) 配置/boot/grub/grub.conf

3.3 用户界面

3.3.1 用户界面概念

3.3.2 shell脚本编程

A、 shell是操作系统与用户交互的界面

B、shell表现通过控制台执行用户命令的方式

C、shell本身不执行命令，仅仅是组织和管理命令

3.4 系统调用

3.4.1 定义：操作系统内核为应用程序提供的服务/函数

3.4.2 特点：

A、一般涉及核心资源或硬件的操作

B、运行于核态

C、每个系统调用具有唯一的编号：ID

D、调用过程中会产生中断：自愿中断

3.4.3 DOS利用INT 21h中断实现系统调用

A、特点：利用AH寄存器存放系统调用的编号

3.4.4 LINUX利用INT 80h中断实现系统调用

A、特点：利用EAX寄存器存放系统调用的编号

B、LINUX系统调用原理