在此说明：刘超的Linux操作系统趣谈是比较重要的参考资料。本文大部分内容和所有图片均来自本专栏。背景知识在了解计算机在x86架构下的工作模式之前，计算机系统的核心是CPU、内存和总线来工作。另外，随着计算机技术的演进，32位系统之后的x86架构已经有了实模式和保护模式两种模式。系统启动前（BIOS阶段）处于实模式，然后切换到保护模式。实模式是为早期的20位系统设计的一种内存访问方式。cpu的寻址范围是1M，每段最大64K。对于32位系统的内存访问方式，保护方式可以寻址4G的范围。00.快速理解目标操作系统在板子上电时并没有直接运行。需要了解从上电到系统启动的中间过程，比如知道Linux系统启动前CPU做了哪些准备工作，内核是如何加载到内存中运行的等等。结束语BIOS阶段：板子上电，首先读取ROM中的固件代码，建立基本的输入输出系统BootLoader阶段：BIOS开始从引导盘（一般是硬盘的第一个扇区）加载引导代码，并进一步初始化硬件（从实模式切换到保护模式；启动分页管理内存）BootLoader完成了一系列的工作，其中最重要的一步是将系统内核kernel加载到内存中运行。控制权交给内核后，BootLoader时期就结束了，接下来就是内核部分了。01.BIOS阶段BIOS是固化在ROM上的程序。如果您自己安装了操作系统，在第一次启动时，按下某个组合键，显示屏上会弹出一个蓝色的界面。可以调整启动顺序的系统就是我所说的BIOS，然后我们就可以先执行了。内存空间系统工作在实模式下，此时内存地址空间只有1M。在这种模式下，64K的内存地址0xF0000到0xFFFFF被映射到ROM。剩余内存空间在上电过程中分配。主板上电时，CPU首先从ROM加载BIOS程序，BIOS进行硬件相关的初始化（cpu设置CS寄存器为0xffff，ip寄存器为0x0000，所以第一条指令指向地址为0xfff0（实模式下，cs<<4+ip。这里有jmp指令，跳转到rom中的初始化代码）。检查硬件环境主要有两件事，一是建立中断程序和中断向量表，同时在监视器上显示结果。引导操作系统的阶段是BootLoader。引导管理器grub2Linux一般使用grub来做系统引导程序。系统提供grub2工具，grub2用户配置文件/etc/default/grub，系统会根据用户配置自动生成/boot/grub/grub.cfg。常用命令#重新生成配置文件grub-mkconfig-o/boot/grub/grub.cfg#安装Grub2到硬盘引导扇区grub-install--root-directory=//dev/sda引导过程使用grub2-install/dev/sda，可以安装引导程序到/dev/sda。其中有boot.img、core.img<1>boot.img在BIOS平台下，boot.img是grub启动的第一个img文件，写到MBR或分区的引导扇区，因为bootsector的大小是512字节，所以img文件的大小也是512字节。boot.img的唯一作用就是读取属于core.img的第一个扇区并跳转到那里，把控制权交给这个扇区的img。由于大小限制，boot.img无法理解文件系统的结构，所以grub2-install会将core.img的位置硬编码到boot.img中，从而找到core.img的位置。参考文章：https://www.cnblogs.com/f-ck-...<2>core.imgcore.img是由grub2-mkimage程序根据diskboot.img、kernel.img等一系列模块动态创建的.core.img中嵌入了足够的功能模块，保证grub可以访问/boot/grub，可以加载相关模块实现相关功能，比如加载启动菜单，加载目标操作系统的信息等，因为grub2大量使用了动态功能模块，使得core.img的体积足够小。core.img包含多个img文件的内容，包括diskboot.imgkernel.img等。参考文章：https://www.cnblogs.com/f-ck-...启动过程首先将boot.img加载到内存中运行，boot.img将控制权交给diskboot.img后，diskboot的任务.img即加载core.img的其他部分，先解压程序lzma_decompress.img，然后是kernel.img，最后是各个模块module对应的image。根据bootgrub界面上的选项进入启动系统内核的过程。ps：这里要注意，这里的kernel.img不是linux内核，而是grub内核。03.补充知识从实模式切换到保护模式在bootloader过程中，lzma_decompress.img做了一个重要的决定，就是调用real_to_prot，cpu从实模式切换到保护模式。切换到保护模式需要做很多工作，其中大部分与内存的访问方式有关。第一项是启用分段，就是在内存中创建一个段描述符表，把寄存器中的段寄存器变成一个段选择器，指向一个段描述符，这样就可以实现不同进程的切换。第二项是启用分页。可以管理的内存变大了。打开第21地址线GateA20，CPU从20位总线访问内存到32位总线。主引导扇区、分区引导扇区和分区表。硬盘实际上是由扇区组成的。它的起始扇区的一部分是主引导扇区，包括MBR（MasterBootRecord）和DPT（PartitionTable）。硬盘可以有多个分区，每个分区的起始部分是分区引导扇区。分区的引导扇区之后的部分是文件系统的索引。不同的文件系统使用不同的索引，文件系统用它来定位文件在硬盘上的位置。对硬盘的读写操作是通过文件系统完成的；我们不能操作文件系统中引导扇区的内容，需要专门的软件，比如引导管理器。参考资料MasterBootRecord-百科全书Grub2ConfigurationGrub2详解（翻译整理官方手册）Linux引导和启动过程介绍AnintroductiontoGRUB2configurationforyourLinuxmachine
