开机后最开始的两行代码

此代码运行环境为x86架构的处理器

entry _start
_start:
	mov	ax,#0x07c0
	mov	ds,ax

这两行代码是用汇编语言写的，含义是把 0x07c0 这个值复制到 ax 寄存器里，再将 ax 寄存器里的值复制到 ds 寄存器里。这一番折腾的结果就是让 ds 这个寄存器里的值变成了 0x07c0。

寄存器

上图是CPU中的关键寄存器，我们这两行代码用到ax是通用寄存器，通常存放一般性的数据，ds是段寄存器，存放数据的段地址。

由于CPU不支持直接将数据存入段寄存器，所以需要先将数据存入通用寄存器ax，再将ax寄存器里的值传给段寄存器ds

段寄存器的作用

x86架构最早是Intel的8086处理器，由于数据总线是16位的但地址总线是20位的，所以提出了段寄存器。当我们需要访问一个物理地址时，将16位的段地址和16位的偏移地址通过数据总线传给地址加法器，计算出实际的20位的物理地址。

地址加法器采用物理地址=段地址x16+偏移地址的方法用段地址和偏移地址合成物理地址

所以这两行代码就是将数据的段地址确定下来，以后对数据的操作都会和数据段地址计算物理地址

CPU怎么找到这两行代码

重装过系统的应该都听过BIOS，这个程序时被固化到主板中的。在按下启动键后，BIOS会先检查硬件是否正常，然后将硬盘中启动区的 512 字节的数据，原封不动复制到内存中的 0x7c00 位置处，并跳转到这里运行。

CPU如何执行BIOS程序

上电后CPU会发出reset信号，该信号会到0xffff0执行CPU的第一条指令，0xffff0处就是BIOS。0xffff0是Intel规定的地址。

启动区

Bios会到内存中检查第一扇区的结尾是不是0x55和0xaa，如果是，则这个扇区可以用于启动，就是一个启动区。

启动区一定在第一扇区，但第一扇区并不一定是启动区

Linux-0.11 最开始的代码就是这个用汇编语言写的 bootsect.s，编译以后会放在第一扇区，本章这两行代码就是 bootsect.s 中的前两条指令。

启动区的内容又叫主引导记录（Master boot record，缩写为MBR）。此时BIOS的任务就结束了，后续都交由MBR来处理，并由MBR来寻找操作系统。

为什么是0x07c0

0x7c00这个地址首次出现是在IBM PC Model 5150，它使用8088，8088处理器是8086处理器的阉割版本。

当时，搭配的操作系统是86-DOS。这个操作系统需要的内存最少是32KB。我们知道，内存地址从0x0000开始编号，32KB的内存就是`0x0000～0x7fff。

8088芯片本身需要占用0x0000～0x03ff，用来保存各种中断处理程序的储存位置。所以，内存只剩下0x0400～0x7fff可以使用。

操作系统启动后，主引导记录就没有用处了，主引导记录就被放到了内存地址的尾部，这样它所在的内存地址可以被操作系统重新利用（可以被新的数据覆盖）。

我们知道主引导记录（启动区）一共是512字节，它也需要保存可能产出的数据，要再预留512字节，所以它的位置就变成了：

0x7fff - 512 - 512 + 1 = 0x7c00 

0x7c00就是这样来的并一直延续了下来。

我们的数据是从这开始存的，所以数据段寄存器ds的值是0x07c0（计算地址时段寄存器要左移四位，就变成0x7c00 ）。

0x55和0xaa

为什么是0x55和0xaa？目前有两种说法：

1. 0x55对应ASCII码的U，也就是Unix的首字母。而0x55左移一位为0xAA，这里的A代指AT&T，因为Unix来自于“AT&T Unix”。意即，感谢AT&T诞生Unix
2. AA展开为10101010，55展开为01010101，比较适用于校验。

当然我相信第二点，并认为第一点是巧合，是浪漫的误会。

总结

按下电源键，CPU进行了如下操作：

1. 到0xffff0处找到BIOS，并运行
2. BIOS完成自检等操作，将启动区512字节复制到0x7c00处，并执行启动区程序MBR
3. MBR的前两行是设置数据段地址为0x07c0

本文是学习《Linux源码趣读》的笔记，同款书也有购买，是一本介绍Linux源码的好书。