计算机启动与关机过程详解

计算机启动过程略解

1.电源自检程序运行；

2.主引导记录被装入内存，并开始运行；

   主引导记录：主引导记录（MBR，Master Boot Record）是位于磁盘最前边的一段引导（Loader）代码。它要检查硬盘的分区表是否完好，在分区表中寻找可引导的“活动分区”，将“活动分区”的第一逻辑扇区内容装入内存。

3.主引导记录被装入到内存之后，Ntldr被装入引导扇区并初始化；

   Ntldr:是隐藏的只读的系统文件，用来装载操作系统，也就是通常所说的引导文件，主要职责是解析Boot.ini文件

4.Ntldr解析boot.ini之后，就能装载所选择的操作系统；

5.进入操作系统。

 

 

   boot.ini：

    我们可以在上面这张图片中看到，boot.ini文件分为两个部分，一个是Boot Loader，另外一个是Operating Systems。

 

     Timeout表示在第二行所列的启动菜单停留多久；下面的Operating Systems部分则列出并指定每一个操作系统分别装在那个区域,上述未加解释项均可在microsoft官网找到，暂不赘述。

声明：一下内容来自huanghua老师有关计算机启动过程的总结，在此引用其文，深表感谢！

 

基本概念

BIOS（基本输入输出系统）

 

BIOS是直接与硬件打交道的底层代码，它为操作系统提供了控制硬件设备的基本功能，包括有系统BIOS（即主板BIOS）、显卡BIOS和其它设备（如IDE控制器、SCSI卡或网卡等）的BIOS，其中系统BIOS是控制计算机的启动过程。BIOS一般被存放在ROM(只读存储芯片)之中，即使在关机或掉电以后，这些代码也不会消失。 

 

内存的地址

机器中安装内存的每一个字节都被赋予了一个地址，以便CPU访问，如32MB的地址范围用十六进制数表示就是0～1FFFFFFH。内存地址中0～FFFFFH的低端1MB内存非常特殊，因为最初的8086处理器能够访问的内存最大只有1MB，其中的低端640KB被称为基本内存，而A0000H～BFFFFH要保留给显示卡的显存使用，C0000H～FFFFFH则被保留给BIOS使用，其中系统BIOS一般占用了最后的64KB或更多一点的空间，显卡BIOS一般在C0000H～C7FFFH处，IDE控制器的BIOS在C8000H～CBFFFH处。

 

 

计算机的启动过程

第一步：

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（复位）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（从不稳定到稳定的过程也就一瞬间），它便撤去RESET信号（如果是手工按下计算机的Reset按钮来重启机器，则松开按钮时芯片组就会撤去RESET信号），CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令，由前面的介绍可知，该地址实际上在系统BIOS的地址范围内，无论是Award BIOS还是AMI BIOS，放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统BIOS中真正的启动代码处。 

第二步： 

系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power－On Self Test，加电自检），POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在以及能否正常工作，如内存和显卡等。由于POST是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误，例如没有找到内存或者内存有问题（此时只会检查640K常规内存），那么系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下，POST过程进行得非常快，几乎无法感觉到它的存在，POST结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。

第三步： 

 

系统BIOS将查找显卡的BIOS。如前所述，存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处，系统BIOS在该地址找到显卡BIOS之后就调用其初始化代码，由显卡BIOS来初始化显卡。此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息，如生产厂商、图形芯片类型等内容，通常该画面几乎是一闪而过。系统BIOS接着会查找其它设备的BIOS程序，找到后同样要调用其内部的初始化代码来初始化对应的设备。 

 

第四步：

查找完所有其它设备的BIOS之后，系统BIOS将显示自己的启动画面，包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等。

第五步：

    接着系统BIOS将检测并显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试进度，在CMOS设置中可以设置测试的方式。

第六步：

内存测试通过之后，系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD－ROM、串口、并口、软驱等。绝大多数较新版本的系统BIOS在此过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。 

第七步：

标准设备检测完毕后，系统BIOS内部的支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到一个设备之后，系统BIOS会在屏幕上显示设备的名称和型号等信息，并为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。 

第八步：

到这一步时，所有硬件都已经检测配置完毕，多数系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示一个表格，概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备及其使用的资源和工作参数。

 

第九步：

 

 

接下来系统BIOS将更新ESCD（Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据）。ESCD是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，这些数据存放在CMOS（一小块特殊的RAM，由主板上的电池来供电）之中。通常ESCD数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时都能够看到“Update ESCD… Success”之类的信息。

某些主板的系统BIOS在保存ESCD数据时使用了与Windows 9x不相同的数据格式，Windows 9x启动时会把ESCD数据修改成自己的格式。在下次启动机器时，即使硬件配置没有发生改变，系统BIOS也会把ESCD的数据格式改回来。因此每次启动机器时，系统BIOS都要更新一遍ESCD，这就是有些机器在每次启动时都会显示出相关信息的原因。

第十步： 

ESCD更新完毕后，系统BIOS的启动代码将进行其最后一项工作，即根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动。以从C盘启动为例，系统BIOS将读取并执行硬盘上的主引导记录，主引导记录接着从分区表中找到第一个活动分区，然后读取并执行这个活动分区的分区引导记录，而分区引导记录将负责读取并执行IO.SYS，这是DOS和Windows 9x最基本的系统文件。Windows 9x的IO.SYS首先要初始化一些重要的系统数据，然后显示蓝天白云的画面，在后台Windows将继续进行DOS部分和GUI（图形用户界面）部分的引导和初始化工作。

如果系统之中安装有引导多种操作系统的工具软件，通常主引导记录将被替换成该软件的引导代码，这些代码将允许用户选择一种操作系统，然后读取并执行该操作系统的基本引导代码（DOS和Windows的基本引导代码就是分区引导记录）。

上面介绍的便是计算机在打开电源开关（或按Reset键）进行冷启动时所要完成的各种初始化工作，如果我们在DOS下按Ctrl＋Alt＋Del组合键（或从Windows中选择重新启动计算机）来进行热启动，那么POST过程将被跳过去，直接从第三步开始，另外第五步的检测CPU和内存测试也不会再进行。我们可以看到，无论是冷启动还是热启动，系统BIOS都一次又一次地重复进行着这些我们平时并不太注意的事情，然而正是这些单调的硬件检测步骤为我们能够正常使用电脑提供了基础。

 

附：此文中提到的主引导记录（MBR）的反汇编代码加注释已收藏与本博，可参阅。

 

 

 

 

参考链接：http://mirror.href.com/thestarman/asm/mbr/bootini.htm

 

http://support.microsoft.com/kb/289022