【操作系统】操作系统是如何启动的?看这一篇就够了【小白也能看得懂的详解操作系统之启动】

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【操作系统】操作系统是如何启动的?看这一篇就够了【小白也能看得懂的详解操作系统之启动】

2024-07-10 08:00| 来源: 网络整理| 查看: 265

说起操作系统是如何启动的,首先有必要了解一下操作系统诞生的历史背景。通过了解历史背景,我们才能明确操作系统基本的工作逻辑。

操作系统诞生的历史背景

1936年,著名计算机学家图灵提出了图灵机的架构,控制器通过读写数据实现控制和运算的功能。后来,又提出了通用图灵机的架构,相比图灵机,通用图灵机可以写入控制器的逻辑,通过改变控制器逻辑,实现多种功能。

1946年,著名数学家冯·诺伊曼提出了冯·诺依曼结构,也称普林斯顿结构。这是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,因此程序指令和数据的宽度相同。同时他也提出了计算机制造的三个基本原则,即采用二进制逻辑、程序存储执行以及计算机由五个部分组成(运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备),这套理论被称为冯·诺依曼体系结构。

通过了解操作系统诞生的历史背景(这里只是两件最具代表性的历史事件,感兴趣的小伙伴可以自行查阅资料去了解其他的历史),我们知道计算机的工作逻辑就是取指执行,即从存储器中取指令并执行取到的指令,这也是操作系统的核心思想,其具体过程如图: 在这里插入图片描述

存储在硬盘等存储设备中的程序首先通过总线传入内存。CPU作为计算机的“大脑”,需要通过程序计数器PC(即图中IP)从内存中读取指令,然后解释并执行指令。

操作系统的宏观认知

操作系统到底是什么呢?操作系统本质上是一款软件,不过这款软件与我们平时用的QQ、浏览器等软件有着本质区别。如何理解呢?

计算机是基于CPU、内存、磁盘以及键盘、鼠标、显示器等硬件设备组成的一个设备,用户的大部分需求也是通过这些硬件设备来最终呈现的。操作系统的作用就是将用户在上层发出的一些需求,通过一些API接口与硬件设备建立联系,实现预期的功能。即操作系统是一款建立在APP与硬件设备之间的软件,功能十分强大,同时也很复杂。

操作系统的启动过程

操作系统的启动是从开启电源开始的,那么通电后操作系统执行的第一条指令是什么呢?

引导扇区

通过第一部分的讲解,我们已经了解到操作系统的核心思想是取指执行。当接通电源后,内存中固化了一段代码(这段代码无需从存储器中读取)。这段代码的执行流程如下:

1.设置段地址cs=0xFFFF(0x表示16进制),偏移地址ip=0x0000;

2.系统当前处于实模式,寻址方式为pc=cs



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