开机第一条指令是如何取到和执行的?

2011-08-07 11:43:58 8.6k 阅读 AI 写同款 · GEO 优化AI 选题数据监测一键分发 ›

计算机开机第一条指令地址前提本文针对x86架构的处理器。在正式开始之前，首先需要明确一些基本概念。 cs寄存器：代码段寄存器，这个寄存器其实是告诉CPU在这个位置是代码还是数据的。在实模式下，CPU的寻址方式是代码段寄存器左移4位然后加上ip寄存器，作为地址去取内容，写作cs:ip。 reset vector：就是CPU执行的第一条指令的位置地址构成其实随着x86的发展，第一条指令的地址并不是一成不变的 8086：C 阅读详情

今天看<linux内核解释.pdf>, 看到
"当 PC 的电源打开后，80x86 结构的 CPU 将自动进入实模式，并从地址 0xFFFF0 开始自动执行程序代码，这个地址通常是 ROM-BIOS 中的地址。"

就不懂了!

1.刚上电内存是空的,如何执行?
2.如何有内容,是谁是什么时候Copy到内存上的?

在网上找到一些资料:
1.映射/编址说: 0xF0000~0xFFFFF被映射到Bios ROM
2.南北桥说:取指时由CPU->北桥->南桥->Bios ROM
3.Bios自解压加载到RAM

...全文

CPU加电后第一条指令当我们按下电源开关时，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不太稳定，主板上的控制芯片组会向CPU发出并保持一个RESET（重置）信号，让 CPU内部自动恢复到初始状态，但CPU在此刻不会马上执行指令。当芯片组检测到电源已经开始稳定供电了（当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情），它便撤去RESET信号（如果是手工按下计算机面板上的Reset按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去RE 阅读详情

Cline

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评论 163

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Cline 2011-08-15

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谢谢feidaosh的补充.

lijie_ai 2011-08-15

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二楼说得差不多吧

ilyhwh 2011-08-14

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来学习一下哈

zhangxinre 2011-08-14

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好复杂呵呵我是来拿分的

loveifa 2011-08-13

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第一个指令明显是手按开关嘛

JackRui2008 2011-08-13

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天啊，一点也看不明白。。%>_<%

清钟沁桐 2011-08-12

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操作系统还是需要引导的！

shine487 2011-08-12

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学习了

lyglary 2011-08-12

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这个要mark下

feidaosh 2011-08-12

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那天下班要回家，回得急了点，没想到楼主给了110分。。。于心不忍，多说一些吧。
[Quote=引用 100 楼 feidaosh 的回复:]
做过一点点板子，从硬件跳线到FPGA到E2ROM，所谓的CPU第一条指令有些说的不明确。
如果仅针对你说的那段LINUX的话来回答你的问题：
1.刚上电内存是空的,如何执行?
0xFFFF0这个地址是硬件编程确定的，在桥片中烧好的，你当然可以把这个地址段初始化到内存中，那么刚上
电时内存是空的，就什么也执行不了，你做的这个板子也就没人买了。所以在桥片中必须把这个地址段映射到一个XXROM中去。

2.如何有内容,是谁是什么时候Copy到内存上的?
0xFFFF0这个地方通常都是一个跳转指令，跳转到的地方通常也是在ROM里（因为这时其它地方什么也没有），跳转过去的地方是一段初始化程序，这段程序在初始化最基本的（最最基本的）硬件后，就把ROM里的一段程序拷贝（可能有解压过程）到RAM里，然后跳到RAM里去执行刚拷过去的程序（因为ROM比RAM慢得多小得多）。BIOS的代码是在ROM里的，但BIOS的执行是在RAM里的，其实就是它自己把自己从ROM里拷到了RAM里。

[/Quote]
CPU刚上电（复位和上电有轻微区别）时，是有一些动作的，但这些动作并不能准确的说是“指令”，因为这些动作很多是由CPU管脚设置，外部信号引起的。
这些动作决定了CPU的最初工作方式，比如所谓的0xFFFF0这个地址（其实是FFFF：0），就是由管脚信号确定，也能把这个地址设到别处，最多的是0xFFFF0或0x00000（头和尾好啊，放中间不是给自己用内存时找麻烦么，一不小心冲了怎么办）。
有些CPU甚至能不选这两个地址之一，而是自己用管脚编程去设成各种各样的（没事找事类型）。之所以在大多数地方都看到是0xFFFF0（几个F得看是几位的CPU，由CPU的寻址范围决定），只是因为大家习惯而已，设成其它的地址会让别人看你的板子觉得费脑费心。
那么FFFF0这个地址是哪里呢？如果没有桥片，那么这个地址就直接由硬件连线和内存控制器决定，所以要在板子上把ROM安装到0XFFFF0这个线段上（大概这个意思吧，就是纯连线决定）；
如果有桥片，那么这个地址其实是由桥片解释的（不用担心CPU寻址的速度问题，都是“并发”执行的，不会耽误时间）。桥片里本身是有管脚定义和初始化程序的，一上电自己就会执行，FPGA里会有些东西（实现了内存寻址分配，不叫内存地址映射是因为CPU后面也有一个内存地址映射过程）。这时可以用编程的方式把0xFFFF0设到ROM去。
上面也有人提到过，内存地址不光是RAM，ROM，还可以是很多东东，比如IO口等。
至于0XFFFF0为啥是个跳转指令，因为从0XFFFF0到0XFFFFF只有16个寻址空间（或8个更少，看几位寻址），放啥都放不下，直接跳了算了。
当然，你还能把CPU指令执行的寻址顺序设成反的，就是0XFFFF0的下一条指令是0XFFFEE：），但估计用你板子的工程师会一边用一边想你的脑袋是不是抽筋了。。。
等到CPU初始化完，内存初始化完，中断初始化完，ROM里的东西拷到RAM里以后，你现在想执行什么都可以了，：）

希望能让楼主看得更清楚一些，千万不要越看越糊涂。。。。嘿嘿。

[Quote=引用 146 楼 delacroix_xu 的回复:]
you need to learn the embeded system.
you need to create a SOPC project with QuartusII
And you will know the secret of the computer system.
you will know the Reset Vector . where it point to... e……
[/Quote]
146楼说得挺对的，：）

ccyy2002 2011-08-12

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如果做过嵌入式，就非常容易明白了

yoga33 2011-08-11

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应该是从BIOS开始的吧？

狂想者 2011-08-11

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就是执行BIOS里的引导程序，BIOS ROM是在断电时也存在的。

ITCore168 2011-08-11

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CPU复位后处于实模式下，其外部地址空间的0xFFFF0处于启动代码位置，该地址处通常为一跳转指令，将跳到BIOS的初始化代码空间下执行。
CPU处于实模式下，其地址空间仅有1MB，早期的DOS就工作在这样的条件下。PC机设计方案中，这1MB空间的前640kB是可用的RAM区，后384kB为保留区， BIOS的地址空间就位于这一段空间中。BIOS是存放在ROM中的，掉电不会丢失。
当BIOS启动代码得到执行后，它想做什么就可以做什么。

zztoll 2011-08-11

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学习了,做纯软的在向底层靠近.

纠结中成长 2011-08-10

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不懂啊学习中

appadd2008 2011-08-10

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MARK

ZYH217_808 2011-08-10

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开机后，cpu PC指针指到固定位置，而在此位置上存放的是已经固化好的ROM程序

delacrxoix_xu 2011-08-10

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you need to learn the embeded system.
you need to create a SOPC project with QuartusII
And you will know the secret of the computer system.
you will know the Reset Vector . where it point to... either Flash Rom(where bootloader is) or Memory(where program is).

the PC is too complicated. the embeded system is easier for you.

fyswords 2011-08-10

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忘了很多年了……回忆回忆

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开机第一条指令是如何取到和执行的?

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