计算机启动过程详解

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1、计算机启动过程详解计算机启动过程详解计算机启动过程详解打开电源启动机器几乎是电脑爱好者每天必做的事情，面对屏幕上出现的一幅幅启动画面，我们一点儿也不会感到陌生，但是，计算机在显示这些启动画面时都做了些什么工作呢？相信有的朋友还不是很清楚，本文就来介绍一下从打开电源到出现Windows 的蓝天白云时，计算机到底都干了些什么事情。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

2、、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。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 A00

3、00HBFFFFH 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 C8000HCBFFFH 处。好了，下面我们就来仔细看看计算机的启动过程吧。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

4、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，这个地址实际上在系统 BIOS 的地址范围内，无论是 AwardBIOS 还是 AMIBIOS，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（PowerOnSelfTest，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

5、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，声音的长短和次数了错误的类型。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

6、 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：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

7、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 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

8、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（ExtendedSystemConfigurationData，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“UpdateESCD.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

9、与 Windows9x 不相同的数据格式，于是 Windows9x 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

10、，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 Windows9x 最基本的系统文件。Windows9x 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。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 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。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。