每个操作系统都需要 RAM 吗？

Question

每个操作系统都需要 RAM 吗？

Suv*_*yil 77 memory boot operating-systems ramdisk

有没有可以在没有 RAM 的情况下使用的操作系统，特别是那种我可以从中创建可启动的 Pendrive 并在计算机中使用它的操作系统？这变得很尴尬，因为启动本质上是在 RAM 中加载操作系统。

注意：我最初想了解一个无 RAM 的操作系统，以检查我的笔记本电脑（无法启动但显示空白屏幕）RAM 是否坏了，但我喜欢这个问题滚雪球的方式。

Answer 1

每个操作系统都需要 RAM 吗？
对于 IBM PC 兼容硬件，BIOS POST 过程的一个强制性步骤是检查是否有 RAM 可将 BIOS 加载到其中。（可选）POST 过程检查您的 RAM 是否正常工作。在 POST 过程之后，BIOS 将引导加载程序加载到 RAM 并将控制权交给引导加载程序。因此，您的问题（“每个操作系统都需要 RAM 吗？”）的答案是：是的，每个 IBM PC 兼容硬件都至少需要一些正常运行的 RAM 才能启动。对于在该硬件上运行的任何操作系统都是如此。

请注意，在 OP 的原始问题中，提到了“笔记本电脑”，我将其解释为：IBM PC 兼容硬件。对于这个答案的其余部分，我将假设 IBM PC 兼容硬件。

操作系统可以在 RAM 故障的情况下启动吗？
如果你的内存有问题（而不是完全不存在/断开），或者如果你可以（部分）取代你的RAM，您可能能够使用启动BadRAM的BadMEM内核补丁。它要求您重新编译内核（听起来比第一次编译要容易），然后您可以重新启动并告诉内核您的坏内存在哪里。关于使用Memtest86 / Memtest86+ 的一个很好的解释，BadRAM/BadMEM 可以在这里找到。

操作系统可以在没有 RAM 的情况下启动并将 CPU 的缓存用作 RAM 吗？
据我所知，如果您的系统上没有任何 RAM（正如@philipp 和其他人所建议的那样），则无法在评论中使用您的 CPU 缓存作为 RAM。如果有，最好在这里添加它。我能找到的关于这个主题的唯一论文是这篇论文，它指出：“在 RAM 初始化之前，将处理器的缓存用作 RAM”。不确定它是否（以及如何）在没有RAM 的情况下工作。据我所知，没有可以在 IBM 兼容 PC 上启动操作系统的工作代码。欢迎在评论中引用任何对概念验证、工作代码或任何内容的引用，我会将其添加到此答案中。

我可以进入BIOS吗？
如果笔记本电脑能够通过 BIOS POST，OP 的问题有点含糊。正如@Tonny 指出的那样，没有任何操作系统可以帮助您“进入 BIOS ”。根据您的 BIOS 品牌，您可以使用F1或F2或F10或DEL或ESC键进入BIOS。

如何从没有RAM的笔记本电脑恢复数据？
至于你的问题背后的目标：为什么你需要访问你的笔记本电脑？可能是因为硬盘上还有要恢复的数据？如果是这种情况，拔出 HDD（参见手册）并将其连接到外部存储设备或直接连接到 PC 会容易得多。这是一个很好的指南来做到这一点。

@VusP：要检查您的 RAM，请使用带有 Memtest86/Memtest86+ 的 livecd/-usb，跳过 BIOS 中的 RAM 测试并从 livecd/-usb 运行 memtest。 (5认同)

谁说在启动时测试 RAM 是“*强制*”？当机器只有几 MB 或更少时，这是很常见的，但随着大小的增加和时间变得令人望而却步，很快就变得可选了。 (4认同)

在实践中，* 可能* 运行一台 RAM 有缺陷的机器（例如，只有一个无法正常工作的银行）。如果 BIOS 没有注意到（或者，如果它注意到了，可能存在通常的 F1 覆盖），您仍然可以使用带有 BadMEM/BadRAM 补丁的 Linux 之类的操作系统，它会指示内核避免指定的内存块。 (3认同)

@agtoever：嗯？当 RAM 初始化时，缓存即 RAM 技巧不会突然停止工作。只是在那个时候避开 RAM 是愚蠢的，所以没有人试图这样做。但是这个技巧与未初始化 RAM 无关。这才是真正有用的时候。 (3认同)

@Hi-Angel，它不能直接从磁盘执行，因为 cpu 不能直接访问磁盘的内容。它必须向磁盘控制器发送命令，并等待它将数据块从磁盘传输到内存中的某个位置。只有从那里 cpu 才能直接执行指令。 (3认同)

@agtoever：CPU 绝对可以将缓存作为 RAM，但我不知道代码需要什么权限才能做到这一点（不确定 ring 0 是否足够）。 (2认同)

Answer 2

use*_*686 33

这在理论上是可能的，但它会非常慢，因为它需要将磁盘用于任何不适合 CPU 缓存的临时存储。（CPU 有几兆字节的缓存，因为即使是 RAM对它们来说也太慢了。想想看。）所以你需要一个相当小的操作系统。

（嗯，嵌入式片上系统可以从 RAM 或内部闪存执行代码——PC BIOS 理论上可以执行相同的操作，但它不能运行整个操作系统。）

但是，另一件事是，BIOS在任何已安装的操作系统之前和之外运行，而正是 BIOS 允许您从笔式驱动器或其他任何东西启动。因此，如果您无法访问 BIOS，那么世界上没有其他操作系统会帮助您。

可能是 CPU 可以使用自己的缓存而不是 RAM。对于在内存测试之前运行的 BIOS 代码部分，它可能是一个有用的功能。但是让其他硬件在没有 RAM 的情况下工作可能会很棘手。您将无法进行 DMA，因此必须以不同的方式进行磁盘 I/O。如果找不到可用的 RAM，我想 BIOS 甚至不会尝试加载操作系统。不过，缓存的大小问题不大。按照现代标准，几 MB 可能不是很多，但是当时 1 MB RAM 很多的操作系统应该仍然可以在现代计算机上运行。 (6认同)
@kasperd [DEC Alpha](https://en.wikipedia.org/wiki/DEC_Alpha) 旨在从缓存运行其开机初始化的第一阶段，从“串行 ROM”预加载。这是因为在页表初始化之前，CPU 无法访问 RAM、常规 ROM 或任何其他内存映射资源（包括所有 I/O 设备，IIRC）。 (2认同)

Answer 3

小智 15

您可以通过一些努力来设计一个不包含 RAM 的系统。从 ROM（或存储）加载您的软件，并在寄存器或缓存中执行所有操作。这样一个系统的用途非常狭窄，考虑到今天的 RAM 价格有点毫无意义。如果没有一些板载内存，现成的笔记本电脑将无法运行。

您真正的问题更有可能是“我如何从无法启动的计算机中获取信息”，这很容易。拆卸它，卸下驱动器，然后将其连接到外部驱动器盒。

但是，请注意，任何足够旧的计算机都无法获得价值 20 美元的工作 RAM，因为它会配备 ATA（常规 ATA，而不是 SATA）驱动器。这个接口今天几乎绝迹了，所以你还需要找到一个带有 ATA 卡的驱动器盒以及一个全尺寸到笔记本电脑尺寸的适配器。我有一个我在 2000 年买的，为了这个目的，我保留了几个旧箱子。

@LorenPechtel 这不完全正确。堆栈可以（并且经常）存储在片上存储器中。 (2认同)
@LorenPechtel 没有必要。ARM 不使用堆栈来调用例程。 (2认同)

Answer 4

Ton*_*nny 10

如果我正确阅读了这个问题，这里的每个人都在咆哮错误的树。

他明确指出“为了进入 BIOS”。

如果笔记本电脑坏了，它甚至无法进入 BIOS，其他一切都毫无意义。

无论 RAM 情况如何，您都无法在其上启动任何操作系统。

Answer 5

小智 8

您认为内存不好的假设可能是无效的。如果您没有听到哔哔声或屏幕消息，则根本原因几乎可以肯定是 CPU 故障（不太可能）或主板故障（很有可能）。由于冷焊点，主板一直会随着老化而失效，这在 ROHS 运动的早期和使用无铅焊料的要求中很常见。制造技术已经针对使用铅基焊料进行了优化，该行业需要一段时间才能赶上并解决这些问题。许多组件制造商不太愿意花钱升级他们的工艺。毕竟，这些设备可以很好地进行测试和燃烧，但在几个月或几年后，在任何保修期可能到期后才会出现故障。只有随着越来越多的故障和来自用户的强烈负面反馈，制造商才开始改进。在这样的笔记本电脑上，让主板回流以纠正冷焊点几乎肯定成本过高。

Answer 6

h22*_*h22 5

大多数 1980 年代或左右的早期计算机在 ROM 芯片中都有某种操作系统（硬件驱动程序、IO 支持、程序加载、非常简单的命令行界面等）。即使 RAM 芯片无法运行，它也能在一定程度上发挥作用。此功能用于专为运行硬件测试而设计的特殊 ROM 内容版本，主要通过蜂鸣器和键盘灯进行通信。

CPU 有几个寄存器至少可以记住正在执行的命令的地址，但这些通常不称为 RAM。

常规 C 代码无法在没有 RAM 的系统中运行，因为它使用堆栈内存来分配变量，而堆栈位于 RAM 中。当最近的计算机启动时，常规动态 RAM 最初不可用，因为 RAM 刷新设备需要初始设置才能工作。汇编代码首先运行并执行主板初始化。RAM 开始工作，然后 C 代码可以运行。

最后一段并不完全正确。堆栈不必位于片外 RAM 中。堆栈位于片上存储器中实际上是很常见的。即使在普通机器上，当前正在执行的线程的堆栈通常会在缓存中，只有在调度程序交换线程时才会被推送到 DRAM。不过，我已经为 DSP 编写了代码，其中堆栈驻留在可直接寻址的片上存储器中并且从未接触过 DRAM。当然，我想您可能会争辩说，在这种情况下，片上存储器在技术上是 RAM。 (4认同)
此外，使用寄存器（而不是堆栈）将至少一些参数和返回值传递给 C 函数的情况并不少见。此外，局部变量通常也被 C 编译器存储在寄存器中而不是堆栈中。您甚至可以使用“register”关键字明确要求编译器将特定变量放入寄存器中。当然，一旦函数需要的局部变量多于您拥有的寄存器空间，您将需要使用内存，但这是一个硬件约束，无论编程语言如何。 (4认同)

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