Linux 0.11 源码探秘：setup.s 里那些 BIOS 中断调用，到底在给内核准备什么‘见面礼’？
Linux 0.11 启动探案录：BIOS 中断如何为内核铺路
当按下电源键的那一刻，一台 x86 计算机的启动过程就像一场精心策划的接力赛。BIOS 完成自检后，将接力棒交给 bootsect.s，再由 setup.s 接手——这个不到 512 字节的汇编程序，却在 Linux 0.11 启动过程中扮演着关键"情报官"的角色。今天，我们就化身计算机侦探，解密 setup.s 中那些神秘的 BIOS 中断调用，看看它们究竟为即将登场的内核准备了哪些关键"见面礼"。
1. 犯罪现场：实模式下的硬件侦察
在保护模式这个"高级社会"到来之前，内核必须依靠实模式下 BIOS 提供的"线人网络"来收集硬件情报。setup.s 开场就是一连串的 BIOS 中断调用，每个中断都像一位特定领域的线人，提供着不可或缺的硬件信息。
1.1 光标位置：控制台的第一个坐标
mov ah,#0x03 ; 读取光标位置功能号 xor bh,bh ; 页号清零 int 0x10 ; 调用BIOS显示中断 mov [0],dx ; 将结果存入0x90000这段看似简单的代码隐藏着几个关键细节：
- int 0x10是 BIOS 的显示服务中断，当 AH=0x03 时专门用于获取光标位置
- 返回的 DX 寄存器中，DH 存储行号，DL 存储列号（典型的 80x25 文本模式）
- 存储位置 0x90000（DS:0000）将在后续控制台初始化时被内核读取
提示：在实模式下，[0] 表示 DS:0000，而 setup.s 开始时已将 DS 设为 0x9000，因此实际物理地址是 0x90000。
1.2 内存探测：规划未来的疆域
mov ah,#0x88 ; 获取扩展内存大小 int 0x15 ; 调用BIOS内存服务 mov [2],ax ; 结果存入0x90002这个调用返回的是 1MB 以上的扩展内存大小（单位 KB），存储在 AX 寄存器中。值得注意的是：
- 该值将被用于初始化内存管理数据结构
- 在早期的 80286 系统上，最大只能检测到 16MB 内存
- 结果存储在 0x90002 处，与光标位置相邻
内存布局在此时开始成形：
| 内存地址 | 存储内容 | 用途 |
|---|---|---|
| 0x90000 | 光标位置（DX） | 控制台初始化 |
| 0x90002 | 扩展内存大小（AX） | 内存管理初始化 |
2. 硬件档案：建立设备数据库
除了基本的内存和显示信息，setup.s 还收集了各类硬件设备的详细参数，这些数据将成为内核驱动初始化的基础。
2.1 显示系统：显卡的身份证明
mov ah,#0x0f ; 获取当前显示模式 int 0x10 mov [4],bx ; BH=显示页号存入0x90004 mov [6],ax ; AL=显示模式,AH=字符列数存入0x90006后续还有更详细的 EGA/VGA 检测：
mov ah,#0x12 ; 获取EGA/VGA信息 mov bl,#0x10 int 0x10 mov [8],ax ; 视频参数存入0x90008 mov [10],bx ; 视频配置存入0x9000A mov [12],cx ; 视频配置存入0x9000C这些信息对内核至关重要：
- 确定文本模式还是图形模式
- 了解屏幕分辨率和色彩深度
- 为帧缓冲区分配正确的内存区域
2.2 存储设备：硬盘的解剖图
最复杂的要数硬盘参数获取：
; 获取第一硬盘参数表 mov ax,#0x0000 mov ds,ax lds si,[4*0x41] ; 从中断向量表获取硬盘1参数表地址 mov ax,#INITSEG mov es,ax mov di,#0x0080 mov cx,#0x10 rep movsb ; 复制16字节到0x90080同样方法获取第二硬盘参数（从中断向量 0x46 处）。这些参数包括：
- 柱面数、磁头数、每磁道扇区数
- 写预补偿、磁头着陆区
- 控制字节等
这些精确的物理参数是后续磁盘驱动初始化的基础，没有它们，内核甚至无法找到自己的根文件系统。
3. 情报处理：为内核搬家做准备
收集完所有硬件信息后，setup.s 开始执行一项关键任务：将系统代码从 0x10000 移动到 0x0000。这是一次精妙的内存搬运操作。
3.1 关闭中断：行动前的静默
cli ; 禁止中断这个简单的指令却至关重要：
- 移动内存时会覆盖 BIOS 的中断向量表
- 任何中断都会导致不可预测的结果
- 直到新的保护模式中断描述符表（IDT）就位前，中断必须保持关闭
3.2 内存搬运：系统代码的迁徙
mov ax,#0x0000 cld ; 清除方向标志，确保正向移动 do_move: mov es,ax ; 目标段地址 add ax,#0x1000 cmp ax,#0x9000 jz end_move mov ds,ax ; 源段地址 sub di,di ; 目标偏移清零 sub si,si ; 源偏移清零 mov cx,#0x8000 rep movsw ; 移动64KB数据 jmp do_move end_move:这段代码实现了：
- 将 0x10000-0x8ffff 的内容移动到 0x0000-0x7ffff
- 每次移动 64KB（0x8000 字）
- 使用 rep movsw 高效搬运数据
移动后的内存布局将变成：
+------------------+ 0x00000 | 系统代码 | | (原在0x10000) | +------------------+ 0x80000 | 空闲 | +------------------+ 0x90000 | 硬件参数存储区 | +------------------+ 0x90200 | setup.s代码 | +------------------+4. 交接准备：保护模式的入场券
在完成所有准备工作后，setup.s 最后也是最重要的任务是为进入保护模式铺路。这包括：
4.1 加载全局描述符表（GDT）
end_move: lidt idt_48 ; 加载空IDT lgdt gdt_48 ; 加载GDTGDT 是保护模式的基石，定义了内存段的权限和属性。Linux 0.11 的初始 GDT 包含：
- 空描述符（必须）
- 代码段描述符（基址 0，界限 16MB）
- 数据段描述符（基址 0，界限 16MB）
4.2 开启保护模式的最后步骤
- 打开 A20 地址线，突破 1MB 内存限制
- 设置 CR0 寄存器的 PE 位，切换到保护模式
- 执行远跳转，刷新指令队列
mov ax,#0x0001 ; 保护模式PE位 lmsw ax ; 加载机器状态字 jmpi 0,8 ; 跳转到保护模式代码段这个跳转中的 8 是代码段选择子，指向 GDT 中的代码段描述符。从此，CPU 进入 32 位保护模式，内核正式接管系统。
回顾整个 setup.s 的工作，它就像一位尽职的管家，在主人（内核）到来前：
- 调查清楚所有硬件情况（内存、显示、磁盘）
- 把系统文件搬到合适的位置
- 准备好保护模式所需的所有文档（GDT、IDT）
- 最后优雅地交出控制权
没有这些精心准备的"见面礼"，内核将如同盲人摸象，无法有效管理系统资源。这也是为什么三十多年后，我们仍然要研究这些启动代码——它们展现了计算机从物理硬件到智能系统的神奇一跃。