生活中我們往往以為的理所應(yīng)當(dāng)有時(shí)卻不是那么平常,比如boot,平時(shí)說到計(jì)算機(jī)啟動(dòng),都會(huì)提到boot,而boot的英文意思是靴子,跟計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)怎么會(huì)聯(lián)系起來呢。
事實(shí)上,boot作為啟動(dòng)的意思來源于
pull oneself over a fence by one′ sbootstraps
話說從前有一個(gè)人陷入泥潭,但他卻用靴子后面的拉環(huán)將自己從泥潭里拉了出來,你能想象螺旋升天的場(chǎng)景嗎。
這故事本身聽起來不可思議,但它所描述的過程卻恰與計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)過程相似,因?yàn)橄胍獑?dòng)計(jì)算機(jī)必須運(yùn)行程序,而想要運(yùn)行計(jì)算機(jī)必須先啟動(dòng)計(jì)算機(jī),仿佛想要啟動(dòng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)陷入了一個(gè)死循環(huán),那么事實(shí)上計(jì)算機(jī)是怎么啟動(dòng)的呢?
相比人類世界運(yùn)作的復(fù)雜,PC的運(yùn)行過程及其簡(jiǎn)單,就是不斷重復(fù)

這樣的周期,但是想要進(jìn)入這個(gè)周期卻并不容易。
就像有了光才有了生命的開始,在你加電的那一刻PC世界才開啟。
主板上電后,由于電壓尚未穩(wěn)定,有一塊控制芯片告訴CPU先不要急,先進(jìn)行初始化,也就是"reset", 待電壓穩(wěn)定后,控制芯片撤銷"reset",CPU就急不可耐得去執(zhí)行他人生的第一條執(zhí)行,當(dāng)然指令是被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中,實(shí)際上就是一個(gè)地址,在Intel的x86架構(gòu)下,這個(gè)地址為0xFFFFFFF0,至于為什么是這個(gè)地址,涉及的層面就比較高了,我們就先不聊了。
說到地址,有人可能就想到那不就是內(nèi)存嗎。可是這個(gè)地址還真不是內(nèi)存中的地址,因?yàn)榇藭r(shí)內(nèi)存還沒被初始化呢,這個(gè)地址是BIOS芯片里的一個(gè)地址。
想要有地址,首先就得編址,就像你家門牌號(hào),是由管理國(guó)土規(guī)劃的人來編址,而cpu就像是國(guó)土局的人,給存儲(chǔ)介質(zhì)一字節(jié)一字節(jié)得劃好了地址,cpu編地址有兩種方式,一種是統(tǒng)一編址,比如我在內(nèi)存中劃出一塊區(qū)域?qū)iT作為與外設(shè)交互的地址,一個(gè)超明顯的例子就是顯存,以Intel的x86架構(gòu)為例,0xB8000就是顯存的地址,你往這個(gè)地址下寫字符就是能在顯示器上顯示出來,從這個(gè)地址開始,每兩個(gè)字節(jié)被解釋為顯示在屏幕上的一個(gè)字符,這第一個(gè)字節(jié)表示要顯示字符的字模碼,就是一個(gè)字符的像素點(diǎn)應(yīng)該怎么點(diǎn)出來,第二個(gè)字節(jié)用于表示這個(gè)字符的前景色和背景色。具體如下

我們?cè)僬f回計(jì)算機(jī)啟動(dòng)的事,等到控制芯片撤銷"reset"命令后,cpu便進(jìn)入BIOS上的上電自檢程序(Power On Self Test),比如檢查一下內(nèi)存硬盤能不能正常訪問啊,總線上跑數(shù)據(jù)網(wǎng)卡連接有沒有問題啊,當(dāng)cpu檢查這些都沒有問題后,他就覺得他行了,此時(shí)cpu就去找所有軟件的大哥-操作系統(tǒng),至于去哪里找,就要根據(jù)BIOS上的一張?jiān)O(shè)備啟動(dòng)順序表,對(duì),就是你進(jìn)入BIOS后能自己設(shè)置從硬盤或者u盤啟動(dòng)的那張表。
cpu會(huì)根據(jù)表上存儲(chǔ)介質(zhì)的順序,去讀每一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的第一個(gè)扇區(qū),即512個(gè)字節(jié),假如這個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)的最后兩個(gè)字節(jié)是0x55和0xAA,那么cpu認(rèn)為操作系統(tǒng)就在這塊存儲(chǔ)介質(zhì)里,于是開始加載操作系統(tǒng),并不再去檢查后面的設(shè)備。
cpu會(huì)將存儲(chǔ)介質(zhì)上的第一個(gè)扇區(qū)的512字節(jié)加載到內(nèi)存的0x7C00處,緊接著開始從0x7C00執(zhí)行指令,由于512字節(jié)大小有限(如果夠大的話我直接把操作系統(tǒng)的代碼放在這),所以只夠我們將操作系統(tǒng)的引導(dǎo)程序放在這里,這段代碼由于意義特殊,我們一般把它叫做bootloader程序。
一般單操作系統(tǒng)電腦來說bootloader就是把操作系統(tǒng)內(nèi)核引導(dǎo)到內(nèi)存里,但是GNU推出GRUB幫助我們?cè)?b>bootloader階段來選擇一個(gè)操作系統(tǒng)進(jìn)入,以便適應(yīng)現(xiàn)在操作系統(tǒng)眾多的環(huán)境。
以上就是關(guān)于boot的整個(gè)過程,其實(shí)就是檢查引導(dǎo)這樣一個(gè)簡(jiǎn)單節(jié)奏,但其中涉及的細(xì)節(jié)問題卻十分復(fù)雜,這里所提到的也只是皮毛而已。想了解更多就去把《計(jì)算機(jī)的奧秘》《體系結(jié)構(gòu)》啥的整起來吧。