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一、背景
其实也没有啥背景。
最主要的原因就像 《30天自制操作系统》一书作者说的那样，写一个操作系统，仅仅想想就是一件特别有趣的事情呢。一两年前曾经入手开始写过，但慢慢的就不了了之了。现在又有这个想法了，准备一直干下去，最终写一个操作系统出来，算是程序员生涯的一份礼物。
其次的原因，是因为我也认为未来初级程序员的岗位会越来越少，借助 LLM 人人都是初级程序员可能会变成现实。这个时候专业性和底层就会越来越重要
二、 0x7c00
在 从零开发操作系统-第二天汇编语言、BIOS以及Makefile介绍 这篇文章中，我们提到了 0x7c00 这个地址中说了，这是IMB大叔们规定的。但我依然有很多问题，因为CPU要想从这个执行，PC寄存器必须设置为 0x7c00 才可以，但我们上篇文章从未设置过 PC，满满的大问号，这也带来了一系列的问题。
要想解决，就不得不从点击开机键说起。当我们点击电脑开机键的时候
在计算机启动过程中，CPU 和 BIOS 的启动顺序是这样的：
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电源启动：
- 当你按下电源按钮时，电源供应器开始向主板和 CPU 提供电压。这个电源的引入触发了CPU的硬件复位（reset）。
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CPU 初始化：
CPU 在接收到电源后会自动初始化。这个初始化过程是硬件级别的，由 CPU 内部的电路和微代码控制。CPU 会重置其内部状态，它会自动将内部状态重置到一个预定义的初始状态，包括寄存器和指令指针。例如：将程序计数器（PC）设置到一个特定的启动地址。
在x86架构中，这个启动地址被硬编码为0xFFFFFFF0（对于现代处理器）或0xFFFF0（对于旧的16位x86系统）。这个地址是设计时就确定的，是由硬件电路和微处理器设计决定的，这个初始地址是CPU的一个硬编码的启动向量，用于确保在系统启动时能够找到并执行BIOS（或UEFI）固件。
在早期的 x86 系统中，物理内存地址空间是 1MB（0x100000），而 BIOS 通常被映射在这个地址空间的高端，以避免与操作系统使用的内存冲突。
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BIOS 执行：
- CPU 初始化完成后，会从预设的固定内存地址（通常是物理地址 0xFFFFFFF0 或 0xFFFF0）开始执行代码。这个地址在 x86 架构中是 BIOS 的 ROM 或 Flash 存储器的映射地址
- 这种映射地址是通过地址解码逻辑和内存映射硬件实现的，这些硬件在主板设计时就已经确定
- BIOS 存储在主板上的非易失性存储器中，它包含了一系列的指令和程序，用于在系统启动时进行硬件检测和初始化。
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BIOS 检测硬件：
- BIOS 开始执行后，会进行一系列的硬件检测，包括检测 CPU 类型、内存大小、硬盘、显卡等。
- BIOS 会根据检测到的硬件配置来初始化硬件设备，并设置相应的配置参数。
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引导过程：
- 在硬件检测和初始化完成后，BIOS 会查找可引导设备（如硬盘、软盘、USB驱动器等）。
- BIOS 从可引导设备的第一个扇区（通常是512字节）读取数据，并将其加载到内存中的0x7C00地址。
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跳转到引导扇区：
- BIOS 会设置一个新的 CS:IP 组合，通常是将 CS 设置为 0xF000，IP 设置为 0xFFF0。这样，CS:IP 的实际值就是 0xF000:FFF0，转换为物理地址是 0xFFFFFFF0。
- 引导扇区的前几个字节通常包含一个跳转指令（如 JMP 0x7C00），这个指令会将 CPU 的 CS:IP 跳转到 0x7C00 地址。
- 在 x86 架构的 CPU 中，并没有一个名为 "PC" 的寄存器。在 x86 架构中，程序计数器（Program Counter）的功能是由 CS（代码段寄存器）和 IP（指令指针寄存器）共同实现的。这种设计是由于 x86 架构使用了分段内存模型。
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执行引导扇区代码：
- 从 0x7C00 地址开始，引导扇区中的代码开始执行。这个代码通常会初始化一些基本的硬件设置，然后加载操作系统或其他引导加载程序。
三、进一步解释
从零开发操作系统-第二天汇编语言、BIOS以及Makefile介绍 中的汇编也用到了 jump 命令
ORG 0x7c00
JMP entry
刚开始，我一直不明白，为什么《30天自制操作系统》一书作者说 entry 的地址就是 0x7c00,现在明白了，因为程序的装载地址为 0x7c00，而 entry 又是的程序入口点，所以它的地址为 0x7c00。这个 JMP 也设置了 CPU 的PC寄存器地址为 0x7C00，后续 CPU 会从这里开始执行。
四、总结
文章深入探讨了计算机启动过程中CPU和BIOS的相互作用，以及引导扇区在启动过程中的关键作用。作者通过解释硬件复位、CPU初始化、BIOS执行、硬件检测、引导过程以及执行引导扇区代码等步骤，为读者提供了对操作系统启动过程以及 0x7c00 的全面理解。
