操作系统之x86架构下的bootloader

bootloader主要做四件事，1.开启A20地址线；2.探测内存，把内存相关信息告诉内核；3.初始化全局描述符表，开启分段机制，进入保护模式；4.把操作系统内核从磁盘加载到内存指定位置，跳转到内核，执行内核代码。

1.开启A20地址线，把内存寻址扩展到4GB。

enable20.1:
    inb $0x64, %al                                  
    testb $0x2, %al
    jnz enable20.1

    movb $0xd1, %al                                
    outb %al, $0x64                               

enable20.2:
    inb $0x64, %al                                 
    testb $0x2, %al
    jnz enable20.2

    movb $0xdf, %al                                                          

2.探测内存，主要就是获取内存大小，和类型，比如是否可用，保留等，下面给出bios 0x15中断获取内存信息，命令字0xe820.

    movl $0, 0x6000
    xorl %ebx, %ebx
    movw $0x6004, %di
start_probe:
    movl $0xE820, %eax
    movl $20, %ecx
    movl $0x534d4150, %edx
    int $0x15
    jnc cont
    movw $12345, 0x6000
    jmp finish_probe
cont:
    addw $20, %di
    incl 0x6000
    cmpl $0, %ebx
    jnz start_probe

3.初始化全局描述符表，开启保护模式，这个阶段要进入32位模式，主要开启了分段机制，保护模式下的分段机制是，虚拟地址通过分段机制转换为线性地址，如果没开启分页模式则线性地址就是物理地址，这里使用了对等映射，也就是段基址是0，则虚拟地址就是线性地址也就是物理地址。分段寻址模式，(1)指令寻址:
cs寄存器包含了当前段在全局描述符表中的偏移和rpl请求特权级，通过cs找到段描述符，从段描述符取出基地址+ip寄存器的偏移量，得到线性地址。(2)数据寻址:通过ds ss es寄存器找到全局描述符表中的段描述符，然后拼接地址。

伪代码：

    lgdt gdtr寄存器的内容地址  //装载gdtr寄存器
    movl %cr0, %eax        
    orl $0x1, %eax          //把cr0寄存其的第0位置1，开启分段机制，进入保护模式
    movl %eax, %cr0

4.从磁盘读取内核，加载到内存，跳转到内核，至此bootloader阶段完成，内核开始接管计算机