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揭秘：不同操作系统核心启动揭秘，一探究竟入口函数大揭秘

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操作系统作为计算机系统的核心，其启动过程是计算机从无到有的关键环节。本文将深入探讨不同操作系统的核心启动过程，特别是入口函数的作用和实现细节，以期为您揭示这一神秘而关键的领域。

1. 操作系统启动概述

操作系统启动是指计算机从加电到完全运行的过程。这个过程通常包括以下几个阶段：

  1. 加电自检（POST）：计算机加电后，首先进行加电自检，检查硬件是否正常。
  2. 引导加载程序：POST完成后，引导加载程序（Bootloader）从硬盘、光盘或其他存储设备读取操作系统内核。
  3. 内核加载与初始化：引导加载程序将操作系统内核加载到内存中，并执行内核的初始化过程。
  4. 系统启动：内核初始化完成后，系统开始运行，用户可以登录并使用计算机。

2. 入口函数：启动的起点

入口函数是操作系统内核启动的第一个函数，它标志着内核启动的开始。不同操作系统的入口函数名称和功能可能有所不同，但它们都承担着相同的角色。

2.1 Linux：_start()

在Linux内核中，入口函数通常被称为 _start()。这个函数的职责包括：

  • 设置堆栈指针。
  • 调用 start_kernel() 函数，这是内核初始化的主函数。
asmlinkage void _start(void)
{
    boot_params_t bparams;
    setup_arch(&bparams);
    boot_initrd();
    rest_init();
}

2.2 Windows：KiStart()

在Windows内核中，入口函数称为 KiStart()。它负责：

  • 初始化内核堆栈。
  • 调用 Init 函数，这是内核初始化的主函数。
NTSTATUS KiStart(void)
{
    NTSTATUS status = STATUS_SUCCESS;
    PETH_PORT eth_port;
    ULONG port_count;

    // 初始化内核堆栈
    KeInitializeStack(&KiStartStack, KiStart, &KiStartStackLimit);

    // 初始化内核对象
    KeInitializeObjectTable(&g_KernelObjectTable);

    // 初始化中断描述符表
    InitInterrupt();

    // 初始化内存管理
    status = InitMemory();

    // 初始化系统服务
    InitSystemServices();

    // 初始化网络设备
    eth_port = NULL;
    port_count = 0;
    status = InitNetworking(&eth_port, &port_count);

    // 启动内核初始化主函数
    Init();

    // 如果Init函数返回，则退出内核
    KeBugCheck(0);
}

2.3 macOS：_start()

在macOS内核中，入口函数同样称为 _start()。它负责：

  • 初始化内核堆栈。
  • 调用 kernel_main() 函数，这是内核初始化的主函数。
void _start(void)
{
    struct trapframe frame;

    // 初始化内核堆栈
    mips_set_kernel_stack(&frame, (caddr_t)_stext - 4096);

    // 初始化内核对象
    init_kern_obj();

    // 初始化中断描述符表
    init_interrupts();

    // 初始化内存管理
    init_memory();

    // 初始化系统服务
    init_system();

    // 启动内核初始化主函数
    kernel_main();
}

3. 总结

操作系统核心启动是计算机系统运行的关键环节，入口函数作为启动的起点，承载着初始化内核的重要任务。通过深入了解不同操作系统的入口函数，我们可以更好地理解操作系统的启动过程，为后续的内核开发和优化提供理论基础。

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