全网最硬核解读计算机启动原理( 三 ) _计算机

BIOS 找到了这个启动区之后干嘛呢？哦，前面说过了是加载，就是把这 512 个字节的内容，一个比特都不少的全部复制到内存的 0x7c00 这个位置。怎么复制的？当然是指令啦。哪些指令呢？这里我只能简单说指令集中是有 in 和 out 的，用来将外设中的数据复制到内存，或者将内存中的数据复制到外设，用这两个指令，以及外设给我们提供的读取方式，就能做到这一点啦。
启动区内容此时已经被 BIOS 程序复制到了内存的 0x7c00 这个位置，然后呢？这个其实也不难猜测，启动区的内容就是我们自己写的代码了，复制到这里之后，就开始执行呗，之后我们的程序就接管了接下来的流程，BIOS 的使命也就结束啦。所以复制完之后，接下来应该是一个跳转指令吧！没错，正是这样，PC 寄存器的值变为 0x7c00，指令开始从这里执行。
咦？不知道你有没有发现，我们似乎不知不觉又把之前的一句魔法语言翻译成人话了，开头我们说：

BIOS 把控制权转交给排在第一位的存储设备。

【全网最硬核解读计算机启动原理】所以这句话是什么意思呢？就是 BIOS 把启动区的 512 字节复制到内存的 0x7c00 位置，并且用一条跳转指令将 pc 寄存器的值指向 0x7c00 。你看，这不是也没多几个字嘛，就把这个问题说得明明白白，简简单单。
哦，对了，现在似乎就剩下一个问题了，为什么非要是 0x7c00 呢？好问题，当然答案也很简单，那就是人家 BIOS 开发团队就是这样定的，之后也不好改了，不然不兼容。为什么不好改？我们看一个简单的启动区 512 字节的代码。（代码摘抄自《30 天自制操作系统》）

; hello-os; TAB=4ORG0x7c00;程序加载到内存的 0x7c00 这个位置;程序主体entry:MOVAX,0;初始化寄存器MOVSS,AXMOVSP,0x7c00MOVDS,AX;段寄存器初始化为 0MOVES,AXMOVSI,msgputloop:MOVAL,[SI]ADDSI,1CMPAL,0;如果遇到 0 结尾的，就跳出循环不再打印新字符JEfinMOVAH,0x0e;指定文字MOVBX,15;指定颜色INT0x10;调用 BIOS 显示字符函数JMPputloopfin:HLTJMPfinmsg:DB0x0a,0x0a;换行、换行DB"hello-os"DB0x0a;换行DB0;0 结尾RESB 0x7dfe-$;填充0到512字节DB	0x55, 0xaa;可启动设备标识

我们看第一行：
ORG0x7c00这个数字就是刚刚说的启动区加载位置，这行汇编代码简单说就表示把下面的地址统统加上 0x7c00 。正因为 BIOS 将启动区的代码加载到了这里，因此有了一个偏移量，所以所有写启动区代码的人就需要在开头写死一个这样的代码，不然全都串位了。
然后正因为所有写操作系统的，启动区的第一行汇编代码都写死了这个数字，那 BIOS 开发者最初定的这个数字就不好改了，否则它得挨个联系各个操作系统的开发厂商，说唉我这个地址改一下哈，你们跟着改改。在公司推动另一个团队改个代码都得大费周折，想想看这样的推动得耗费多大人力。况且即使改了，之前的代码也都不兼容了，这不得被人们骂死啊。
再看最后一行：
DB 0x55, 0xaa这也验证了我们之前说的这 512 字节的最后两个字节得是 0x55 0xaa，BIOS 才会认为它是一个启动区，才会去加载它，仅此而已。
回过头来说 0x7c00 这个值，它其实就是一个规定死的值，但还是会有人问，那必然有它的合理性吧。其实，我的解释也只能说是人家规定了这个值，后人们替他们解释这个合理性，并不是说当初人家就一定是这样想的，就好比我们做语文的阅读理解题一样。
第一个 BIOS 开发团队是 IBM PC 5150 BIOS，当时被认为的第一个操作系统是 DOS 1.0 操作系统，BIOS 团队就假设是为它服务的。但操作系统还没出，BIOS 团队假设其操作系统需要的最小内存为 32 KB 。BIOS 希望自己所加载的启动区代码尽量靠后，这样比较“安全”，不至于过早的被其他程序覆盖掉。可是如果仅仅留 512 字节又感觉太悬了，还有一些栈空间需要预留，那扩大到 1 KB 吧。这样 32 KB 的末尾是 0x8000，减去 1KB(0x400)，刚好等于 0x7c00 。哇塞，太精准了，这可以是一种解释方式。
七、启动区里的代码写了啥其实写到这，我这篇文章就应该戛然而止了，因为最初的那个问题已经解决了，CPU 已经开始马不停蹄地从我们预期的位置跑起来了，万事开头难，剩下的内容，就是操作系统想怎么玩就怎么玩了。
但我觉得还不够味，似乎还有些问题萦绕在你脑海里。比如说这个问题：