mit-6.828 Lab01：Booting a PC exercise1.1

Lab01：Booting a PC

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目录

• Lab01：Booting a PC
  • JOS
  • BIOS
• 背景知识
  • 8086的基本知识
  • GDB 常用调试指令
  • Real mode && Protected mode
    • 实模式（real mode）
    • 保护模式（protected mode）
  • GDT/LDT

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JOS

• the initial template for our 6.828 kernel itself, named JOS

BIOS

• basic input output system
• 在IBM PC兼容系统上，是一种业界标准的固件接口。 [1] BIOS这个字眼是在1975年第一次由CP/M操作系统中出现。
• BIOS是PC启动时加载的第一个软件。
• 其实，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。此外，BIOS还向作业系统提供一些系统参数。系统硬件的变化是由BIOS隐藏，程序使用BIOS功能而不是直接控制硬件。现代作业系统会忽略BIOS提供的抽象层并直接控制硬件组件。

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背景知识

1. x86、8086区别
   • 8086，16位是INTEL公司推出的最早实际应用到微型个人计算机上CPU芯片型号；x86架构的鼻祖
   • X86架构（The X86 architecture）是微处理器执行的计算机语言指令集；不只intel有x86指令集的CPU；i386, 586,奔腾(pentium)都是x86架构的CPU

8086的基本知识

• 8086地址总线(AB)有20位，也即寻址空间 2^20 B = 1MB， 从0x00000 到 0xFFFFF

  8086数据总线(DB)只有16位。

• 如何用16位寻找20位空间？

  • 分段寻址

  • (segment << 4) + offset；即physical address = 16*segment + offset

    

• 通用寄存器

8086在为程序分配内存空间的时候，将其分成 代码段CS，数据段DS，堆栈段SS和附加段ES，这些信息都存储在一些寄存器上(16位).

通用寄存器：
AX，BX，CX，DX 称作为数据寄存器：
AX (Accumulator)：累加寄存器，也称之为累加器；
BX (Base)：基地址寄存器；
CX (Count)：计数器寄存器；
DX (Data)：数据寄存器；
SP 和 BP 又称作为指针寄存器：
SP (Stack Pointer)：堆栈指针寄存器；
BP (Base Pointer)：基指针寄存器；
SI 和 DI 又称作为变址寄存器：
SI (Source Index)：源变址寄存器；
DI (Destination Index)：目的变址寄存器；

控制寄存器：
IP (Instruction Pointer)：指令指针寄存器；
FLAG：标志寄存器；

段寄存器：
CS (Code Segment)：代码段寄存器；
DS (Data Segment)：数据段寄存器；
SS (Stack Segment)：堆栈段寄存器；
ES (Extra Segment)：附加段寄存器；

GDB 常用调试指令

http://sourceware.org/gdb/current/onlinedocs/gdb/

https://blog.csdn.net/u014023993/article/details/88861115

Labguide 资料中有提到

Real mode && Protected mode

实模式（real mode）

• 早期8086CPU ，只有20位地址线，8个16位通用寄存器，4个16位段寄存器
• 如何通过16位寄存器表达20位的主存地址？
  • 即物理存储空间20位，2^20=1MB，但是CPU的寄存器最多16位，没办法直接表示主存地址
  • 所以：(段基址：段偏移量) /（segment:offset)
  • 物理地址 = 段基址<<4 + 段内偏移

保护模式（protected mode）

• 80286有24根地址线，80386有32根地址线

• 只有在保护模式下，80386的全部32根地址线有效

• 可采用分段存储管理机制和分页存储管理机制；才可以实现虚拟存储（提供了硬件支持）

• 通过提供4个特权级和完善的特权检查机制，既能实现资源共享又能保证代码数据的安全及任务的隔离。

  • 在保护模式下，特权级总共有4个，编号从0（最高特权）[ring 0]到3（最低特权）[ring 3]。

• 16-bit protected mode

  • 对比 real mode中，selector是 a paragraph number of physical memory；segments在固定的物理存储中，selector给出了paragraph number
  • protected mode中，selector是 index into a descriptor table；segments不一定要在内存中

• 32-bit protected mode

  • 与16-bits相比，① offsets 是32-bits的；②segments可以被分成更小的4K的单元——页式机制
  • Windows 9X, Windows NT/2000/XP,OS/2 and Linux all run in paged 32-bit protected mode.

参考资料：

https://www.cnblogs.com/dirge/p/10080855.html

< pscam-book> // PC Assembly Language 1.2.6-1.2.8

GDT/LDT

• 全局描述符表GDT（Global Descriptor Table）

  • 整个系统中，全局描述符表GDT只有一张(一个处理器对应一个GDT)
  • 系统设置了GDTR寄存器存放GDT的入口地址