手把手教你做操作系统（三）
第三天：
Linux0.01代码分析-----总述
由于正在做操作系统的缘故，自己将对Linux0.01的源代码进行一个系统的分析，当然，里面的大多数东西是对Linus（father of Linux）注解的一个翻译，其中也加入了自己少许的解释。当然，由于自己技术能力的限制，翻译以及自己的注解的准确性都是不确定的，读者最好能找出源代码，参照代码看这些文档。
将花4天时间来分析全部的代码。
blacksun
2005.11.09
以下是初启时引导部分的代码，包括两个汇编代码文件：boot.s，head.s。
boot.s分析文档
boot.s的功能：1，boot.s被BIOS加载到地址0X7C00处，然后它把自身复制到地址0X90000处，并跳转到那执行指令；
2，boot.s使用BIOS中断把系统代码加载到地址0X10000处，然后关中断，并把系统代码复制到地址0X0000处，进入保护模式，并开始执行系统代码。系统代码开始的工作是：在自身的平台上重新初始化保护模式，并开中断；
关于boot.s一些说明：系统核心的长度必须小于8*2的16次方（因为如果大于的话就会在加载的时候覆盖boot.s的内容）。事实上，在系统核心中，我们不仅要做一些初始化的工作，还要处理一些关于存储方面的东西----由于实模式下，系统仅能访问1M的内容，所以地址大于1M的内存必须要被分页，而地址小于1M的内存的虚拟空间地址必须要于物理空间地址相一致。（这一段的内容精神我还没能领会，所以翻译上应该会有问题）
细则1：above is no longer valid in it's entirety. cache-memory is allocated
above the 1Mb mark as well as below. Otherwise it is mainly correct.（完全找不出怎么翻译，大家自己领会吧）
细则2：确定在编译时就已经设置好启动盘的类型。启动盘的类型不确定是致命伤。（这段好象是要求boot.s的512B内容的第510B处必须被设置为0XAA55----这个标志系统核心为合法----在系统核心代码中也有相同的要求）
加载部分的代码必须十分精简而且高效，因为一共只有512B的代码，这就使得代码的纠错性很低，所以必须要求程序尽量少的出错。
个人所加说明（由于自己刚学操作系统，所以正确性不确定，自己判断吧）---以后所有标注“个人所加说明”后的文字同。
1， 里面有一段关于中断的设置，实在是看不懂，只是看了些Linus（the father of Linux）的说明，感觉只要用他的代码就行了，没必要自己写。
2， 关于进入保护模式的代码，如下
mov ax,#0x0001 ! protected mode (PE) bit
lmsw ax ! This is it!（把AX的内容装入机器状态字）
3， Linus未说明的一些东西:
ⅰ，计算机的寻址模式：
①，实模式（default mode）
涉及地址计算的量：段地址（16位），偏移量（16位）
计算模式：物理地址（20位）=16*段地址+偏移量，
所以计算机的最大寻址范围为1M=2的20次方。
②，保护模式(protected mode)
涉及地址计算的量：选择器（决定选用哪个段），偏移量（32位）
计算方式：选择器-à地址转换，加上偏移量，得到物理地址
从上面可以看出，因为保护模式的偏移量是32位的，所以它的寻址范围可以达到4G。
ⅱ，在把系统核心代码复制到0X0000处后，进入保护模式前，还进行了GDT（全局描述表寄存器）和IDT（中断描述表寄存器）的设置，没看懂，现在还不知道有什么功能，知道后会补上。
blacksun
2005.11.09
上次编辑时间：2005-11-9
head.s分析文档
head.s的功能说明：head.s是32位的系统初始化代码。这部分代码就是前面所说的先被加载到0X10000位置，后来被复制到0X00000位置的系统启动代码。（注意：当前的寻址模式是保护模式，地址的位数应该是32位）
它的真正执行位置是0X00000，但是在系统完成启动后，它会被“页目录”所覆盖。“页目录”（page directory）是我直译的，我不知道它确切指的是什么，但是如果我在后面发现有统一的专业用语的话，我会替换它。（“页目录”让我想起了我在UNIX中学到的“页表”，它一般使用在分页存储管理时，但是它一般是放在一组寄存器里的，所以不敢贸然使用“页表”来翻译）
个人所加说明：
怎么办呢？由于我没有学过怎样在保护模式下和32位的汇编编程，这段代码几乎看不懂。要是现在再搬出汇编书彻底搞懂这些东西恐怕得花去好几周的时间。
鉴于我的时间，现在只好查找参考书上关于这个文件的说明，在自己实际编码时，可以在这上面进行些修改，然后拖过去用吧。
下面的说明选自《Linux0.01内核分析与操作系统设计》。
Head.s完成的工作包括：
ⅰ，setup_idt
建立一个有256个入口的IDT（interrupt descriptor table，中断描述表）表格，指向中断入口，然后装载IDT。在装载完成后，打开中断。因为IDT表被装在0X00000000地址，所以会覆盖掉一部分代码。（自己注：我还不知道IDT有多大，但是我想总归不会覆盖掉未执行的代码）
ⅱ，setup_gdt
装载GDT（global descriptor table，全局描述表）。在这个新的GDT中只有两个表项被装载，这两个表项是在init.s文件中被创建。它应该是紧接着IDT后被装载（我指的是地址）
ⅲ，setup_paging
这段程序通过设置在cr0中的page bit为0来设立一个页表（page table）。建立的页表可以映射机器前8MB的物理地址。在这个页表中，通常假设没有不合法的地址影射发生，这样这个页表被认为总是有效的。
ⅳ，自己所加：最重要的，它将调用系统主函数main()。（在UNIX6.0版本中，main()函数执行初始化的工作，以及进入进程调度循环，在Linux中的作用，我还不知道，将在“main.c分析文档”里分析）。
blacksun
2005.11.9
上次编辑时间：2005-11-10
OK，现在看来，尽管有点不完整，但是系统引导部分的代码我们还是分析完了。下面是从上面提到的书里摘的一段话：“通常，编写一个操作系统的第一个步骤是编写一段引导代码（这段引导代码通常是使用汇编语言编写）。使用汇编语言编写引导代码是有一点难度的工作，如果完全从开头编写这段引导代码，通常这个工作可能花去最少几周的时间。”
我想说什么呢？呵呵，鉴于我超烂的汇编语言水准，我想在我的系统里面还是用Linux0.01的初启代码为主，自己的修改为辅的方法来设计引导部分吧。
OK，今天的工作完成。（看下时间，其实已经是11.10凌晨了，但是这个文档的大部分工作还是在9号做的，还是署上9号吧）
blacksun
2005.11.09
上次修改时间：2005.11.10
