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概述
本帖主要描述boot/目录中的三个汇编代码文件：
bootsect.s
setup.s
head.s
这三个文件虽然都是汇编程序，但却使用了两种语法格式。bootsect.s 和setup.s 采用近似于Intel 的汇编语言语法，需要使用Intel 8086 汇编编译器和连接器as86 和ld86，而head.s 则使用GNU 的汇编程序格式，并且运行在保护模式下，需要用GNU 的as 进行编译。这是一种AT&T 语法的汇编语言程序。使用两种编译器的主要原因是由于对于Intel x86 处理器系列来讲，GNU 的编译器仅支持i386 及以后出的CPU。不支持生成运行在实模式下的程序。
列表3-1 linux/boot/目录
文件名 长度(字节) 最后修改时间(GMT) 说明
bootsect.s 5052 bytes 1991-12-05 22:47:58
head.s 5938 bytes 1991-11-18 15:05:09
setup.s 5364 bytes 1991-12-05 22:48:10
阅读这些代码除了你需要知道一些一般8086 汇编语言的知识以外，还要对采用Intel 80X86 微处理器的PC 机的体系结构以及80386 32 位保护模式下的编程原理有些了解。所以在开始阅读源代码之前可以先在百度中查找一下有关PC 机硬件接口控制编程和80386 32 位保护模式的编程方法，在阅读代码时再就事论事地针对具体问题参考有关的文档
总体功能
这里先总的说明一下Linux 操作系统启动部分的主要执行流程。当PC 的电源打开后，80x86 结构的CPU 将自动进入实模式，并从地址0xFFFF0 开始自动执行程序代码，这个地址通常是ROM-BIOS 中的地址。PC 机的BIOS 将执行某些系统的检测，并在物理地址0 处开始初始化中断向量。此后，它将可启动设备的第一个扇区（磁盘引导扇区，512 字节）读入内存绝对地址0x7C00 处，并跳转到这个地方。启动设备通常是软驱或是硬盘。这里的叙述是非常简单的，但这已经足够理解内核初始化的工作过程了。Linux 的最最前面部分是用8086 汇编语言编写的(boot/bootsect.s)，它将由BIOS 读入到内存绝对地址0x7C00(31KB)处，当它被执行时就会把自己移到绝对地址0x90000(576KB)处，并把启动设备中后2kB字节代码(boot/setup.s)读入到内存0x90200 处，而内核的其它部分（system 模块）则被读入到从地址0x10000 开始处，因为当时system 模块的长度不会超过0x80000 字节大小（即512KB），所以它不会覆盖在0x90000 处开始的bootsect 和setup 模块。后面setup 程序将会把system 模块移动到内存起始处，这样system 模块中代码的地址也即等于实际的物理地址，便于对内核代码和数据的操作。
在系统加载期间将显示信息"Loading..."。然后控制权将传递给boot/setup.s 中的代
码，这是另一个实模式汇编语言程序。启动部分识别主机的某些特性以及vga 卡的类型。如果需要，它会要求用户为控制台选择显示模式。然后将整个系统从地址0x10000 移至0x0000 处，进入保护模式并跳转至系统的余下部分（在0x0000 处）。此时所有32 位运行方式的设置启动被完成: IDT、GDT 以及LDT 被加载，处理器和协处理器也已确认，分页工作也设置好了；最终调用init/main.c 中的main()程序。上述操作的源代码是boot/head.S 中的，
这可能是整个内核中最有诀窍的代码了。注意如果在前述任何一步中出了错，计算机就会死锁。在操作系统还没有完全运转之前是处理不了出错的。为什么不把系统模块直接加载到物理地址0x0000 开始处而要在setup 程序中再进行移动呢？这是因为在setup 程序代码开始部分还需要利用ROM BIOS 中的中断调用来获取机器的一些参数（例如显示卡模式、硬盘参数表等）。当BIOS 初始化时会在物理内存开始处放置一个大小为0x400 字节(1Kb)中断向量表，因此需要在使用完BIOS 的中断调用后才能将这个区域覆盖掉��
功能描述
bootsect.s 代码是磁盘引导块程序，驻留在磁盘的第一个扇区中（引导扇区，0 磁道（柱面），0 磁头，第1 个扇区）。在PC 机加电ROM BIOS 自检后，引导扇区由BIOS 加载到内存0x7C00 处，然后将自己移动到内存0x90000 处。该程序的主要作用是首先将setup 模块（由setup.s 编译成）从磁盘加载到内存，紧接着bootsect 的后面位置（0x90200）,然后利用BIOS 中断0x13 取磁盘参数表中当前启动引导盘的参数，接着在屏幕上显“Loading system...”字符串。再者将system 模块从磁盘上加载到内存0x10000 开始的地方。随后确定根文件系统的设备号，若没有指定，则根据所保存的引导盘的每磁道扇区数判别出
盘的类型和种类（是1.44M A 盘吗？）并保存其设备号于root_dev(引导块的0x508 地址处)，最后长跳转到setup 程序的开始处（0x90200）执行setup 程序。
代码注释
/* linux/boot/bootsect.s */
1 !
2 ! SYS_SIZE is the number of clicks (16 bytes) to be loaded.
3 ! 0x3000 is 0x30000 bytes = 196kB, more than enough for current
4 ! versions of linux
! SYS_SIZE 是要加载的节数（16 字节为1 节）。0x3000 共为
! 0x30000 字节=196 kB（若以1024 字节为1KB 计，则应该是192KB），对于当前的版本空间已足够了。
5 !
6 SYSSIZE = 0x3000 ! 指编译连接后system 模块的大小。参见列表2.1 中第92 的说明。
! 这里给出了一个最大默认值。
7 !
8 ! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds
9 !
10 ! bootsect.s is loaded at 0x7c00 by the bios-startup routines, and moves
11 ! iself out of the way to address 0x90000, and jumps there.
12 !
13 ! It then loads 'setup' directly after itself (0x90200), and the system
14 ! at 0x10000, using BIOS interrupts.
15 !
16 ! NOTE! currently system is at most 8*65536 bytes long. This should be no
17 ! problem, even in the future. I want to keep it simple. This 512 kB
18 ! kernel size should be enough, especially as this doesn't contain the
19 ! buffer cache as in minix
20 !
21 ! The loader has been made as simple as possible, and continuos
22 ! read errors will result in a unbreakable loop. Reboot by hand. It
23 ! loads pretty fast by getting whole sectors at a time whenever possible.
!
! 以下是前面这些文字的翻译：
! bootsect.s (C) 1991 Linus Torvalds 版权所有
!
! bootsect.s 被bios-启动子程序加载至0x7c00 (31k)处，并将自己
! 移到了地址0x90000 (576k)处，并跳转至那里。
!
! 它然后使用BIOS 中断将'setup'直接加载到自己的后面(0x90200)(576.5k)，
! 并将system 加载到地址0x10000 处。
!
! 注意! 目前的内核系统最大长度限制为(8*65536)(512k)字节，即使是在
! 将来这也应该没有问题的。我想让它保持简单明了。这样512k 的最大内核长度应该
! 足够了，尤其是这里没有象minix 中一样包含缓冲区高速缓冲。
!
! 加载程序已经做的够简单了，所以持续的读出错将导致死循环。只能手工重启。
! 只要可能，通过一次读取所有的扇区，加载过程可以做的很快。
24
25 .globl begtext, begdata, begbss, endtext, enddata, endbss ! 定义了6 个全局标识符；
26 .text ! 文本段；
27 begtext:
28 .data ! 数据段；
29 begdata:
30 .bss ! 未初始化数据段(Block Started by Symbol)；
31 begbss:
32 .text ! 文本段；
33
34 SETUPLEN = 4 ! nr of setup-sectors
! setup 程序的扇区数(setup-sectors)值；
35 BOOTSEG = 0x07c0 ! original address of boot-sector
! bootsect 的原始地址（是段地址，以下同）；
36 INITSEG = 0x9000 ! we move boot here - out of the way
! 将bootsect 移到这里 -- 避开；
37 SETUPSEG = 0x9020 ! setup starts here
! setup 程序从这里开始；
38 SYSSEG = 0x1000 ! system loaded at 0x10000 (65536).
! system 模块加载到0x10000（64 kB）处；
39 ENDSEG = SYSSEG + SYSSIZE ! where to stop loading
! 停止加载的段地址；
40
41 ! ROOT_DEV: 0x000 - same type of floppy as boot.
! 根文件系统设备使用与引导时同样的软驱设备；
42 ! 0x301 - first partition on first drive etc
! 根文件系统设备在第一个硬盘的第一个分区上，等等；
43 ROOT_DEV = 0x306 ! 指定根文件系统设备是第2 个硬盘的第1 个分区。这是Linux 老式的硬盘命名
! 方式,具体值的含义如下：
! 设备号=主设备号*256 + 次设备号（也即dev_no = (major8) + minor ）
! （主设备号：1-内存,2-磁盘,3-硬盘,4-ttyx,5-tty,6-并行口,7-非命名管道）
! 0x300 - /dev/hd0 - 代表整个第1 个硬盘；
! 0x301 - /dev/hd1 - 第1 个盘的第1 个分区；
! …
! 0x304 - /dev/hd4 - 第1 个盘的第4 个分区；
! 0x305 - /dev/hd5 - 代表整个第2 个硬盘；
! 0x306 - /dev/hd6 - 第2 个盘的第1 个分区；
! …
! 0x309 - /dev/hd9 - 第2 个盘的第4 个分区；
! 从linux 内核0.95 版后已经使用与现在相同的命名方法了。
44
45 entry start ! 告知连接程序，程序从start 标号开始执行。
46 start: ! 47--56 行作用是将自身(bootsect)从目前段位置0x07c0(31k)
! 移动到0x9000(576k)处，共256 字（512 字节），然后跳转到
! 移动后代码的go 标号处，也即本程序的下一语句处。
47 mov ax,#BOOTSEG ! 将ds 段寄存器置为0x7C0；
48 mov ds,ax
49 mov ax,#INITSEG ! 将es 段寄存器置为0x9000；
50 mov es,ax
51 mov cx,#256 ! 移动计数值=256 字；
52 sub si,si ! 源地址 ds:si = 0x07C0:0x0000
53 sub di,di ! 目的地址 es:di = 0x9000:0x0000
54 rep ! 重复执行，直到cx = 0
55 movw ! 移动1 个字；
56 jmpi go,INITSEG ! 间接跳转。这里INITSEG 指出跳转到的段地址。
! 从下面开始，CPU 执行已移动到0x9000 段处的代码。
57 go: mov ax,cs ! 将ds、es 和ss 都置成移动后代码所在的段处(0x9000)。
58 mov ds,ax ！由于程序中有堆栈操作(push,pop,call)，因此必须设置堆栈。
59 mov es,ax
60 ! put stack at 0x9ff00. ! 将堆栈指针sp 指向0x9ff00(即0x9000:0xff00)处
61 mov ss,ax
62 mov sp,#0xFF00 ! arbitrary value 512
! 由于代码段移动过了，所以要重新设置堆栈段的位置。
! sp 只要指向远大于512 偏移（即地址0x90200）处
! 都可以。因为从0x90200 地址开始处还要放置setup 程序，
! 而此时setup 程序大约为4 个扇区，因此sp 要指向大
! 于（0x200 + 0x200 * 4 + 堆栈大小）处。
63
64 ! load the setup-sectors directly after the bootblock.
65 ! Note that 'es' is already set up.
! 在bootsect 程序块后紧根着加载setup 模块的代码数据。
! 注意es 已经设置好了。（在移动代码时es 已经指向目的段地址处0x9000）。
66
67 load_setup:
! 68--77 行的用途是利用BIOS 中断INT 0x13 将setup 模块从磁盘第2 个扇区
! 开始读到0x90200 开始处，共读4 个扇区。如果读出错，则复位驱动器，并
! 重试，没有退路。INT 0x13 的使用方法如下：
! 读扇区：
! ah = 0x02 - 读磁盘扇区到内存；al = 需要读出的扇区数量；
! ch = 磁道(柱面)号的低8 位； cl = 开始扇区(0-5 位)，磁道号高2 位(6-7)；
! dh = 磁头号； dl = 驱动器号（如果是硬盘则位7 要置位）；
! es:bx
楼主 2016-03-16 13:05 回复
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