來到我所在的工作車間，提取指令的小A、分析指令的小胖和負(fù)責(zé)結(jié)果回寫的老K都已經(jīng)到了，就差執(zhí)行指令的我了。

我們幾個(gè)各就各位，做起了準(zhǔn)備工作。

“小A，報(bào)告一下各個(gè)寄存器的值”，我囑咐小A，這是我們每天開始工作前必做的檢查項(xiàng)。

每次一通電，咱們的電路就會啟動自檢工作，把所有的寄存器全部重置，如果哪里有異常的話，就會把錯(cuò)誤記錄到EAX寄存器中，如果發(fā)現(xiàn)EAX的值不是0，那可就大事不好了。

“報(bào)告，寄存器已確認(rèn)：”

EAX，EBX， ECX， ESI， EDI， EBP， ESP： 0x00000000

EFLAGS： 0x00000002

CS： 0xF000

EIP： 0xFFF0

······

看起來沒什么問題，尤其是CS和IP這兩個(gè)寄存器，決定著一會兒該從哪里開始執(zhí)行代碼呢。

我們是一個(gè)64位的CPU，平時(shí)都是工作在保護(hù)模式下，使用虛擬地址來訪問內(nèi)存，由廠里的內(nèi)存管理單元MMU負(fù)責(zé)給轉(zhuǎn)換成真實(shí)的物理地址。

不過在剛剛開機(jī)的這會兒功夫，虛擬地址翻譯所需要的頁目錄、頁表這些信息都還沒準(zhǔn)備好，MMU還沒法工作，這時(shí)候我們只能使用16位的寄存器，工作在實(shí)地址模式下，使用段+基址的方式來跟內(nèi)存打交道，最多只能使用1MB的內(nèi)存空間，實(shí)在是有點(diǎn)局促。

開始執(zhí)行“大家都準(zhǔn)備好了嗎，打起精神來，要準(zhǔn)備開始今天的工作了哦！”

“Q哥，這剛剛通電，內(nèi)存條那家伙應(yīng)該還是一片空白吧，咱們要去執(zhí)行哪里的指令??？”，小A問到。

“這你不用擔(dān)心，在主板上，咱們CPU隔壁不遠(yuǎn)處有個(gè)叫BIOS的伙計(jì)，是一個(gè)ROM芯片，咱們已經(jīng)跟他約定好了，一通電他就映射到地址空間中，你盡管按照CS:IP（0xF000:0xFFF0）指向的地方開始取指令就對了，他會安排好的”

“原來是這樣”，小A點(diǎn)了點(diǎn)頭，似懂非懂的樣子。

正式開始干活了，小A熟練的從F000:FFF0處，也就是0xFFFF0處取到了第一條指令：jmp xxxx

好家伙，上來就是一個(gè)大跳轉(zhuǎn)，我們一下來到了BIOS那家伙地盤的中央，開始執(zhí)行他準(zhǔn)備的程序了。

接下來執(zhí)行的這一堆指令我已經(jīng)做過無數(shù)次了，對主板上各單位進(jìn)行檢測，看看有沒有異常情況，還有初始化我們工作需要的中斷向量表等等，我早已經(jīng)輕車熟路了。

“哥幾個(gè)忙著吶”，我們正忙的熱火朝天，發(fā)現(xiàn)有人在門口圍觀，回頭看去，原來是隔壁二號車間、五號車間、八號車間的幾個(gè)家伙。

“你們幾個(gè)這么閑，要不來幫我們干會兒活？”

“哎，你想得美，你們一號核是引導(dǎo)處理器（BSP），待遇比我們好，這開機(jī)啟動的活兒我們怎么能搶呢？”，二號車間的虎子陰陽怪氣的說到。

真是羨慕他們，比我們1號車間上班時(shí)間晚，每次都可以多睡會兒。

MBR我繼續(xù)執(zhí)行BIOS中的代碼，一切檢查完畢，沒什么異常，要準(zhǔn)備啟動操作系統(tǒng)大佬了。

接下來，我檢查了BIOS中配置的啟動順序，排在第一位的是硬盤兄弟。

于是我把硬盤老哥第0盤第0道第1扇區(qū)的內(nèi)容讀取到了內(nèi)存中的0x7C00位置，他們把這玩意叫做主引導(dǎo)記錄MBR，一共512個(gè)字節(jié)。

聽硬盤那哥們說，這是操作系統(tǒng)老大在安裝的時(shí)候，寫到他那里的。

他還告訴我，這個(gè)位置很重要，曾經(jīng)就有病毒占據(jù)了這個(gè)位置，最后沒辦法只好重裝系統(tǒng)。

MBR

讀取到了MBR后，還得檢查最后兩個(gè)字節(jié)必須是0x55和0xAA，看起來沒什么問題，是一個(gè)合法的MBR，我們又跳到了0x7C00的位置開始執(zhí)行。

操作系統(tǒng)終于來到操作系統(tǒng)的地盤兒了，在操作系統(tǒng)的指示下，我們切換了工作模式，開始在保護(hù)模式下工作了！

剛剛切換到保護(hù)模式下，MMU仍然沒法做地址翻譯工作，我們還是只有直接使用物理地址跟內(nèi)存聯(lián)系，所以得趕緊把頁目錄和頁表準(zhǔn)備妥當(dāng)才行。

忙活了一陣子之后，總算把需要的東西都弄好了，我激動的打開了內(nèi)存分頁的開關(guān)，通知MMU部門開始工作，現(xiàn)在我們可以使用虛擬地址訪問內(nèi)存了，這感覺棒多了！

這時(shí)，一旁圍觀的二號車間、五號車間、八號車間那幾個(gè)家伙見狀趕緊遛了回去，因?yàn)樗麄冎?，馬上就該他們工作了。

我們繼續(xù)執(zhí)行操作系統(tǒng)的代碼，給咱們CPU其他所有核都準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)和指令，創(chuàng)建了多個(gè)線程出來，把他們也叫起來一起工作，咱們這個(gè)八核CPU終于全面開動起來，一下子熱鬧了不少。

再后來，不知執(zhí)行了多少指令，創(chuàng)建了多少線程，才把操作系統(tǒng)老大完整的運(yùn)行了起來，成功完成了這一次的啟動。

這就是通電后，我們CPU開始工作的日常，我已經(jīng)記不清這是第多少次啟動了，也不知道，我們還能啟動多少次···

原文標(biāo)題：按下電源后的幾秒鐘，CPU在干嘛？

文章出處：【微信公眾號：FPGA之家】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

責(zé)任編輯：haq