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1、xp系统启动过程详解 (2008-1-23 9:15:20) 363人次浏览 来源：vvxiong 社区查看 -系统启动过程详解 首先让我们来了解一些基本概念。第一个是大家非常熟悉的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。 BIOS包括有系统BIOS（即常说的主板BIOS） 、显卡BIOS和其它设备（例如IDE控制器、 SCSI卡或网卡等）的BIOS，其中系统BIOS是本文要讨论的主角，因为计算机的启动过程正 是在它的控制下进行的。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
2、。 第二个基本概念是内存的地址，我们的机器中一般安装有32MB、64MB或128MB内存，这些 内存的每一个字节都被赋予了一个地址，以便CPU访问内存。32MB的地址范围用十六进制 数表示就是01FFFFFFH，其中0FFFFFH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，这1MB的低端640KB被称为基本内存，而 A0000HBFFFFH要保留给显示卡的显存使用，C0000HFFFFFH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C0000HC7FFFH处， IDE控制器的BIOS在C8000HC
3、BFFFH处。 好了，下面我们就来仔细看看计算机的启动过程吧。 1 windows 9x 第一步： 当我们按下电源开关时，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（重置）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了 （当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情） ，它便撤去RESET信号（如果是手工按下 计算机面板上的Reset按钮来重启机器，那么松开该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，从前面的介绍可知，这个地址实
4、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（PowerOn Self Test，加 电后自检） ，POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内 存和显卡等设备。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
5、 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，我们几乎无法感觉到 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： 接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS，前面说过，存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处，系统BIOS在这个地方找到显卡BIOS之后就调用它的初始化代 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，介绍 生产厂商、图形芯片类型等内容，不过这个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，找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。第四步
6、： 查找完所有其它设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中 包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。 第五步： 接着系统BIOS将检测和显示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的进度，我们可以在CMOS设置中自行决定使用简单耗时少或 者详细耗时多的测试方式。 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、CDROM、串口、并口、软驱等设备，另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程 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
7、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都会在屏幕上显示出设备的名 称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。 第八步： 到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，多数系统BIOS会重新清屏并在 屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使 用的资源和一些相关工作参数。 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
8、种手段，这些数据 被存放在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我们都能够看到“Update ESCD Success”这样的信息，不过，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，于是Windows 9x在它自己的启动过程中会把ESCD数据修 改成自己的格式，但在下一次启动机器时，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，如此循环，将会导致在每次启动机器时，系统BIOS都要更新一遍 ESCD，这就是为什么有些机器在每次启动
9、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的启动代码将进行它的最后一项工作，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，然后就显 示出我们熟悉的蓝天白云，在这幅画面之下，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
10、。 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） 。 如果我们在DOS下按CtrlAltDel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。 2 windows nt 第一步： 首先计算机通电进行自检,并由 BIOS (即基本输入输出系统)完成基本硬件配置, 然后读取硬盘的MBR(主引导记录)检查硬盘分区表以
11、确定引导分区,并将引导分区上的操作 系统引导扇区调入内存中执行,此处即执行NTLDR(操作系统加载器)文件。 Windows2000/XP支持多重启动。它在安装时会首先将已存在的其它操作系统引导扇区保存 为BOOTSECT.DOS文件(位于活动分区根目录下),并修改系统引导扇区,以便系统启动时加载 NTLDR文件,从而达到多重启动的目的。而Windows98则不具备这个功能，因此如果先装好 Windows2000/XP后再装Windows98会破坏掉Windows2000/XP的引导记录，导致2000/XP不 能启动。 第二步： 进行出始化,NTLDR会把处理器从实模式转换为32位保护模式。
12、第三步： 读取BOOT.INI文件。该文件位于活动分区根目录下,它的作用是使系统在启动过 程中出现选择菜单,由用户选择希望启动的操作系统。如果选择启动Windows2000/XP,NTLDR 会继续引导进行以下过程;如果选择为非Windows2000/XP系统,NTLDR则会读取系统引导扇 区副本BOTSECT.DOS转入启动相应系统。 BOOT LOADER即操作系统加载器,指定系统选择菜单默认等待时间和默认引导的操作系统。 可手工修改或在控制面板中修改，为了保险起见，建议在控制面板中修改。依次选择控制面 板-系统-高级-启动和故障恢复，即可更改相关设置。(在WindowsXP中还有另一种方
13、 法，即运行msconfig（系统配置实用程序） 。 OPERATING SYSTEMS段指定操作系统列表,由双引号括起来的部分就是列表所显示的内容, 可任意修改,使其更加个性化。 形如MULTI(0)DISK(0)RDISK(0)PARTITION(1)格式的语句被称为ARC路径,它的格式为: MULTI()指定磁盘控制器(若为SCSI控制器,则此处应替换为SCSI()；DISK()指定 SCSI设备编号(对于MULTI该处值始终为0)；RDISK()指定IDE设备编号(对于SCSI,此 处被忽略)；PARTITION()指定分区编号。除分区编号由1开始外,其余编号均从0开始。参数/FAST
14、DETECT表示禁用串行鼠标检测,是系统默认值。还有几个常见参数:MAXMEM指 定Windows2000/XP可用内存容量;BASEVIDEO使用标准VGA显示驱动程序;NOGUIBOOT 启动过程中不显示图形屏幕;SOS加载设备驱动程序时显示其名称。 在操作系统选择菜单中的中文字体由位于活动分区根目录下的BOOTFONT.BIN文件提供。 第四步： 系统加载NTDETECT.COM文件。由它来检测机器硬件,如并行端口,显示适配器等等,并 将收集到的硬件列表返回NTLDR用于以后在注册表中注册保存。 第五步： 如果Windows2000/XP有多个硬件配置文件,此时会出现选择菜单,等待用户确
15、定要 使用的硬件配置文件,否则直接跳过此步,启用默认配置。硬件配置文件是指保存计算机特定 硬件配置的系统文件。可以创建多个不同的硬件配置文件以满足计算机在不同场合的应用。 可以依次选择控制面板-系统-硬件-硬件配置文件作出修改。 第六步： 引导过程开始装载Windows2000/XP内核NTOSKRNL.EXE。这个文件位于 Windows2000/XP安装文件夹下的SYSTEM32文件夹中。随后,硬件抽象层(HAL)被引导进程加 载,完成本步骤。 硬件抽象层(HAL):隐藏特定平台的硬件接口细节,为操作系统提供虚拟硬件平台,使其具有硬 件无关性,可在多种平台上进行移植。 第七步： 内核完成初
16、始化,NTLDR将控制权转交Windows2000/XP内核,后者开始装载并初始 化设备驱动程序,以及启动WIN32子系统和WINDOWS2000/XP服务。 第八步： 开始登录进程。由WIN32子系统启动WINLOGON.EXE,并由它启动LOCAL SECURITY AUTHORITY(LSASS.EXE)显示登录对话框。用户登录后,WINDOWS2000/XP会继续配置网络设备 和用户环境。最后,伴随着微软之声和我们熟悉的个性化桌面,WINDOWS2000/XP漫长的启动 过程终于完成。 3 linux 第一步： 硬件检测。当机器加电后它首先执行BIOS(基本输入输出系统)中的代码，BIOS首 先执行加电自检程序(POST)，当自检通过程便完成了硬件的启动。POST程序通过对
