从零写OS（六）：内存管理，知道自己有多少地可种

Wed, 06 May 2026 06:00:00 +0000

内核跑起来之后，第一个绕不开的问题就是内存。

你不知道这台机器有多少内存，哪些地址段可以用，哪些是硬件保留的。如果随便往一个地址写数据，轻则数据损坏，重则触发异常直接重启。

这一章解决一件事：让内核知道内存的全貌，然后有序地分配和回收物理页。

先问 BIOS：你有多少内存？

我们用 E820（BIOS INT 0x15 AX=E820h，一种标准接口，用来查询物理内存的分布和类型）来探测内存。

这事必须在实模式下做——切换到长模式之后就再也访问不到 BIOS 服务了。所以探测代码放在 boot.asm 里，在进入长模式之前完成。

每次调用 INT 0x15，BIOS 填一条 24 字节的记录：

base    (8字节) — 这段内存的起始物理地址
length  (8字节) — 这段内存的长度（字节）
type    (4字节) — 类型：1=可用，2=保留，其它=别动
ACPI    (4字节) — 扩展属性，一般忽略

循环调用直到 EBX 变成 0，表示枚举完毕。所有记录写入固定地址 0x8000，第一个 4 字节存条目数量。

mov di, MMAP_ADDR + 4   ; 从 0x8004 开始存条目
xor ebx, ebx
xor bp, bp              ; bp 记条目数量
.e820_loop:
    mov eax, 0xE820
    mov ecx, 24
    mov edx, 0x534D4150  ; "SMAP" 魔数，BIOS 验证用
    int 0x15
    jc .e820_done        ; CF=1 表示出错或结束
    inc bp
    add di, 24
    test ebx, ebx
    jz .e820_done        ; ebx=0 表示最后一条
    jmp .e820_loop
.e820_done:
    mov dword [MMAP_ADDR], ebp  ; 把条目数量写到 0x8000

QEMU 上跑出来的内存地图一般长这样：

E820 on 大飞的博客

从零写OS（六）：内存管理，知道自己有多少地可种

先问 BIOS：你有多少内存？