计算机启动过程分析

计算机知识

版本：1
作者：陈小默
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像大多数介绍此知识的文章一样，这里还是需要先介绍一下两个基本而重要的概念。

  BIOS：即“Basic Input/Output System”（基本输入输出系统），它是一组被“固化”在计算机主板上的一块ROM中直接关联硬件的程序，保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序，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，它包括系统BIOS（主板BIOS）．其它设备BIOS（例如IDE控制器BIOS、显卡BIOS等）其中系统BIOS占据了主导地位.计算机启动过程中各个BIOS的启动都是在它的控制下进行的.

  内存地址：我曾在虚拟内存的介绍中提到过它，我们知道，内存空间的最基本单位是位，8位视为一个字节，即我们常用的单位B，内存中的每一个字节都占有一个地址（地址是为了让CPU识别这些空间，是按照16进制表示的），而最早的8086处理器只能识别1MB（2的20次方B）的空间，这1MB内存中低端（即最后面）的640KB就被称为基本内存，而剩下的内存（所有的）则是扩展内存。这640KB的空间分别由显存和各BIOS所得。

现在正式开始介绍计算机的启动过程（从打开电源到操作系统启动之前）

  1、当电源开关按下时，电源开始向主板和其他设备供电，此时电压并不稳定，于是，当主板认为电压并没有达到CMOS中记录的CPU的主频所要求的电压时，就会向CPU发出RESET信号（即复位，不让CPU进一步运行），不过仅一瞬间不稳定的电压就能达到符合要求的稳定值，此时复位信号撤销，CPU马上从基本内存的BIOS段读取一条跳转指令，跳转到BIOS的真正启动代码处，如此，系统BIOS启动，此后的过程都由系统BIOS控制。

  2、系统BIOS启动后会进行加电自检POST（Power On Self Rest）。不过这个过程进行得很快，它主要是检测关键设备（如电源、CPU芯片、BIOS芯片、基本内存等电路是否存在以及供电情况是否良好。如果自检出现了问题，系统喇叭会发出警报声（根据警报声的长短和次数可以知道到底出现了什么问题）。

  3、如果自检通过，系统BIOS会查找显卡BIOS，找到后会调用显卡BIOS的初始化代码，此时显示器就开始显示了（这就是为什么自检失败只能靠发声进行提醒了）。显卡BIOS会在屏幕上显示显卡的相关信息（不过现在的笔记本似乎并不显示这个）。

  4、显卡检测成功后会进行其他设备的测试，通过后系统BIOS重新执行自己的代码，并显示自己的启动画面，将自己的相关信息显示在屏幕上，而后会进行内存测试（这些在现在的计算机上也看不到了），仅仅是短暂出现系统BIOS设置页面，此时就可以对系统BIOS进行需要的设置了，完成后会重新启动。

  5、此后BIOS会检测系统的标准硬件（如硬盘、软驱（虽然现在很多计算机已没有软驱了）、串行和并行接口等），检测完成后会接着检测即插即用设备，如果有的话就为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源，到了这里，所有的设备都已经检测完成了，老机会进行一次清屏并显示一个系统配置表，如果和上次启动相比出现了硬件变动，BIOS还会更新ESCD，即“Extended System Configuration Data”（扩展系统配置数据），它是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的数据，这些数据被存放在CMOS中。现在的机器则不再显示这些了。

  6、当上面的所有步骤都顺利进行以后，BIOS将执行最后一项任务：按照用户指定的启动顺序进行启动（即我们经常需要用到的设置系统从哪里启动，一般默认是硬盘，如果需要安装系统，还会设置为光驱或USB设备），注意，这里是指的启动顺序，如果设置为从光驱启动，而光驱中又没有光盘的话，系统还是会接着从硬盘启动的。

  至此，操作系统启动之前的所有启动步骤都完成了，如果从硬盘启动的话，接着就是操作系统的启动过程了，关于这一部分，不同的系统也是存在差别的，我们谨以xp和vista为例，由于内容较多，就下一次再介绍吧。

下面是上面的启动过程的流程图，对照此图理解上面的内容可能会更方便些：