操作系统 -- 计算机启动过程

当机器之血(电)唤醒沉睡的机器巨兽,噗呲的瞬间,历经了什么样的变化,才从沉睡中醒来。

让我们好好聊聊机器的启动过程。

一:ROM的神秘代码(BIOS)

何为BIOS?

它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序开机后自检程序系统自启动程序,它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。 其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

谈启动流程,不得不说rom的神秘代码。它是如何将计算机的控制权移交给操作系统的?让我们慢慢揭开rom神秘代码的面纱。

rom代码块的过程:

1、硬件自检
    BIOS程序先进行检查,计算机硬件是否满足运行的基本条件,这叫“硬件自检”。
2、加载引导扇区
    BIOS根据Boot Sequence(就是在BIOS设置的启动顺序)中的顺序,将最前面的存储设备的引导扇区(MBR)的内容加载到内存中,并跳转到第一条指令执行。

二:强制原点

从上面知道通电瞬间cpu会去执行rom的代码。那是如何找到rom代码的位置的?

答案:无法知道。那只能依靠人类规约了,大家约定将rom的代码放在哪个位置。这样烧录rom的就知道将代码放在哪里了。对于x86系列的cpu,一加电就将指令寄存器设置为0xFFFF0000。通常在0xFFFF0000处是一条地址转跳指令,转向BIOS的入口。

 三:MBR来接手

BIOS中有一个重要的操作就是加载MBR中的内容,那何为MBR?英文“Master Boot Record”,中文“主引导记录”。MBR为存储设备的第一个扇区,也就是该存储设备的最前面的512字节。说白了就是:BIOS约定好了我要读取存储设备的第一个扇区的内容,操作系统你只要将引导的代码写道第一个扇区就行,这样BIOS就将硬件交给操作系统了。

那操作系统一般在MBR放什么代码呢?

读取硬盘分区表DPT,找到活动分区,找到活动分区中的分区引导记录PBR,并且把控制权交给PBR.

四:卷引导记录

"卷引导记录"(Volume Boot Record,缩写为VBR,也可称为分区引导记录,Partition Boot Record,缩写为PBR)。那为什么要有这个PBR呢?

"卷引导记录"的主要作用是,寻找激活分区根目录下的NTLDR(XP)、bootmgr(Win7 above)、grldr(Grub)、btldr.mbr(BootLink)等可用于引导的程序。

五:启动管理器

"启动管理器"寻找激活分区中的启动配置数据(如:Win7中的BCD文件、XP中的boot.ini文件),根据启动配置数据,在显示器上显示多操作系统选择画面。选择相应的操作系统,控制权交给操作系统。

 

总结:

启动的过程:BIOS(强制原点)->MBR->DPT->PBR->OS

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