8086 开机流程笔记

虚拟地址

地址总线 20 根，决定了处理器的寻址能力为 1MB，但是 16 位的寄存器（对应数据总线也是 16 根）决定了只凭 1 个寄存器是无法穷尽 1MB 的地址空间的，所以至少需要 2 个寄存器才能表示完整的地址空间。比如，用一个寄存器 A 存储物理地址的高 16 位，剩下的低 4 位地址用另一个 16 位寄存器表示绰绰有余，这样一来将寄存器 A 的内容左移 4 位再加上寄存器 B 的内容就可得到实际的物理地址，其中寄存器 A 的地址称为段地址，寄存器 B 的内容称为偏移地址，即实际物理地址时=段地址 * 16 + 偏移地址。「段地址:偏移地址」所表示的地址对被称为虚拟地址。由于两个 16 位寄存器表示一个 20 位的物理地址是绰绰有余，于是一个物理地址便可能有多个虚拟地址相对应，比如 0xfffff=0xffff * 16 + 0x000f=0xfff0 * 16 + 0x00ff = 0xff00 * 16 + 0x0fff。

1MB 物理地址空间分配：

• 0x00000~0x9FFFF: 10 * 2^16 = 640kB 由 RAM 提供，编程人员可自由使用
• 0xA0000~0xEFFFF: 5 * 2^16 = 320kB 对应特定的硬件设备的存储器空间，比如显存的 0xB8000~0xBFFFF：2^15 = 32KB 就在里面
• 0xF0000~0xFFFFF：1 * 2^16 = 64KB 对应 BIOS-BOM

8086 开机流程

BIOS 自检

开机流程：处理器有个名为 RESET 的引脚，用于接收复位信号，每当处理器加电或者 RESET 引脚由低电平变到高电平时，处理器都会执行硬件初始化的操作，以及一个可选的内部自测试，然后会讲所有的寄存器内容都恢复到初始状态，其中除了 CS 寄存器的初始状态为 0xFFFF，其余所有的寄存器初始状态都为 0x0000。然后处理器便从逻辑地址 0xffff:0000 即对应 0xffff0 的物理地址处开始执行它开机后的第一条指令，这个指令位于 BIOS-ROM 中，通常是一个跳转指令，跳转的地方对应 BIOS-ROM 的较低的地址，然后正式执行 BIOS 自检程序，自检程序的指令是固化在 BIOS-ROM 特定地址的，所以 0xffff0 处跳转指令对应的地址是固定，每次开机都是这样的流程。

主引导扇区

BIOS 自检程序执行完毕后，会将硬盘的第 0 面第 0 道第 1 扇区的所有内容加载到内存的 0x07c00 处当成指令开始执行（当然，前提是 BIOS 设置为从硬盘启动）。剩下的就是编程人员要考虑如何利用主引导扇区的 512B 空间和 8086 可寻址的 1MB 内存空间中除开 BIOA-ROM 之外的地址空间来完成他们的目标了。