XP系統(tǒng)啟動過程,有利于電腦維修過程中的判斷.doc

XP系統(tǒng)啟動過程,有利于電腦維修過程中的判斷.txt11生命是盛開的花朵，它綻放得美麗，舒展，絢麗多資；生命是精美的小詩，清新流暢，意蘊悠長；生命是優(yōu)美的樂曲，音律和諧，宛轉(zhuǎn)悠揚；生命是流淌的江河，奔流不息，滾滾向前xp系統(tǒng)啟動過程詳解 (2008-1-23 9:15:20) 363人次瀏覽 來源：vvxiong 社區(qū)查看 - 系統(tǒng)啟動過程詳解 首先讓我們來了解一些基本概念。第一個是大家非常熟悉的BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)），BIOS是直接與硬件打交道的底層代碼，它為操作系統(tǒng)提供了控制硬件設備的基本功能。BIOS包括有系統(tǒng)BIOS（即常說的主板BIOS）、顯卡BIOS和其它設備（例如IDE控制器、SCSI卡或網(wǎng)卡等）的BIOS，其中系統(tǒng)BIOS是本文要討論的主角，因為計算機的啟動過程正是在它的控制下進行的。BIOS一般被存放在ROM(只讀存儲芯片)之中，即使在關(guān)機或掉電以后，這些代碼也不會消失。 第二個基本概念是內(nèi)存的地址，我們的機器中一般安裝有32MB、64MB或128MB內(nèi)存，這些內(nèi)存的每一個字節(jié)都被賦予了一個地址，以便CPU訪問內(nèi)存。32MB的地址范圍用十六進制數(shù)表示就是01FFFFFFH，其中0FFFFFH的低端1MB內(nèi)存非常特殊，因為最初的8086處理器能夠訪問的內(nèi)存最大只有1MB，這1MB的低端640KB被稱為基本內(nèi)存，而A0000HBFFFFH要保留給顯示卡的顯存使用，C0000HFFFFFH則被保留給BIOS使用，其中系統(tǒng)BIOS一般占用了最后的64KB或更多一點的空間，顯卡BIOS一般在C0000HC7FFFH處，IDE控制器的BIOS在C8000HCBFFFH處。 好了，下面我們就來仔細看看計算機的啟動過程吧。 1 windows 9x 第一步： 當我們按下電源開關(guān)時，電源就開始向主板和其它設備供電，此時電壓還不太穩(wěn)定，主板上的控制芯片組會向CPU發(fā)出并保持一個RESET（重置）信號，讓CPU內(nèi)部自動恢復到初始狀態(tài)，但CPU在此刻不會馬上執(zhí)行指令。當芯片組檢測到電源已經(jīng)開始穩(wěn)定供電了（當然從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過程只是一瞬間的事情），它便撤去RESET信號（如果是手工按下計算機面板上的Reset按鈕來重啟機器，那么松開該按鈕時芯片組就會撤去RESET信號），CPU馬上就從地址FFFF0H處開始執(zhí)行指令，從前面的介紹可知，這個地址實際上在系統(tǒng)BIOS的地址范圍內(nèi)，無論是Award BIOS還是AMI BIOS，放在這里的只是一條跳轉(zhuǎn)指令，跳到系統(tǒng)BIOS中真正的啟動代碼處。 第二步： 系統(tǒng)BIOS的啟動代碼首先要做的事情就是進行POST（PowerOn Self Test，加電后自檢），POST的主要任務是檢測系統(tǒng)中一些關(guān)鍵設備是否存在和能否正常工作，例如內(nèi)存和顯卡等設備。由于POST是最早進行的檢測過程，此時顯卡還沒有初始化，如果系統(tǒng)BIOS在進行POST的過程中發(fā)現(xiàn)了一些致命錯誤，例如沒有找到內(nèi)存或者內(nèi)存有問題（此時只會檢查640K常規(guī)內(nèi)存），那么系統(tǒng)BIOS就會直接控制喇叭發(fā)聲來報告錯誤，聲音的長短和次數(shù)代表了錯誤的類型。在正常情況下，POST過程進行得非?？?，我們幾乎無法感覺到它的存在，POST結(jié)束之后就會調(diào)用其它代碼來進行更完整的硬件檢測。 第三步： 接下來系統(tǒng)BIOS將查找顯卡的BIOS，前面說過，存放顯卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常設在C0000H處，系統(tǒng)BIOS在這個地方找到顯卡BIOS之后就調(diào)用它的初始化代碼，由顯卡BIOS來初始化顯卡，此時多數(shù)顯卡都會在屏幕上顯示出一些初始化信息，介紹生產(chǎn)廠商、圖形芯片類型等內(nèi)容，不過這個畫面幾乎是一閃而過。系統(tǒng)BIOS接著會查找其它設備的BIOS程序，找到之后同樣要調(diào)用這些BIOS內(nèi)部的初始化代碼來初始化相關(guān)的設備。 第四步： 查找完所有其它設備的BIOS之后，系統(tǒng)BIOS將顯示出它自己的啟動畫面，其中包括有系統(tǒng)BIOS的類型、序列號和版本號等內(nèi)容。 第五步： 接著系統(tǒng)BIOS將檢測和顯示CPU的類型和工作頻率，然后開始測試所有的RAM，并同時在屏幕上顯示內(nèi)存測試的進度，我們可以在CMOS設置中自行決定使用簡單耗時少或者詳細耗時多的測試方式。 第六步： 內(nèi)存測試通過之后，系統(tǒng)BIOS將開始檢測系統(tǒng)中安裝的一些標準硬件設備，包括硬盤、CDROM、串口、并口、軟驅(qū)等設備，另外絕大多數(shù)較新版本的系統(tǒng)BIOS在這一過程中還要自動檢測和設置內(nèi)存的定時參數(shù)、硬盤參數(shù)和訪問模式等。 第七步： 標準設備檢測完畢后，系統(tǒng)BIOS內(nèi)部的支持即插即用的代碼將開始檢測和配置系統(tǒng)中安裝的即插即用設備，每找到一個設備之后，系統(tǒng)BIOS都會在屏幕上顯示出設備的名稱和型號等信息，同時為該設備分配中斷、DMA通道和I/O端口等資源。 第八步： 到這一步為止，所有硬件都已經(jīng)檢測配置完畢了，多數(shù)系統(tǒng)BIOS會重新清屏并在屏幕上方顯示出一個表格，其中概略地列出了系統(tǒng)中安裝的各種標準硬件設備，以及它們使用的資源和一些相關(guān)工作參數(shù)。 第九步： 接下來系統(tǒng)BIOS將更新ESCD（Extended System Configuration Data，擴展系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)）。ESCD是系統(tǒng)BIOS用來與操作系統(tǒng)交換硬件配置信息的一種手段，這些數(shù)據(jù)被存放在CMOS（一小塊特殊的RAM，由主板上的電池來供電）之中。通常ESCD數(shù)據(jù)只在系統(tǒng)硬件配置發(fā)生改變后才會更新，所以不是每次啟動機器時我們都能夠看到“Update ESCD Success”這樣的信息，不過，某些主板的系統(tǒng)BIOS在保存ESCD數(shù)據(jù)時使用了與Windows 9x不相同的數(shù)據(jù)格式，于是Windows 9x在它自己的啟動過程中會把ESCD數(shù)據(jù)修改成自己的格式，但在下一次啟動機器時，即使硬件配置沒有發(fā)生改變，系統(tǒng)BIOS也會把ESCD的數(shù)據(jù)格式改回來，如此循環(huán)，將會導致在每次啟動機器時，系統(tǒng)BIOS都要更新一遍ESCD，這就是為什么有些機器在每次啟動時都會顯示出相關(guān)信息的原因。 第十步： ESCD更新完畢后，系統(tǒng)BIOS的啟動代碼將進行它的最后一項工作，即根據(jù)用戶指定的啟動順序從軟盤、硬盤或光驅(qū)啟動。以從C盤啟動為例，系統(tǒng)BIOS將讀取并執(zhí)行硬盤上的主引導記錄，主引導記錄接著從分區(qū)表中找到第一個活動分區(qū)，然后讀取并執(zhí)行這個活動分區(qū)的分區(qū)引導記錄，而分區(qū)引導記錄將負責讀取并執(zhí)行IO.SYS，這是DOS和Windows 9x最基本的系統(tǒng)文件。Windows 9x的IO.SYS首先要初始化一些重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后就顯示出我們熟悉的藍天白云，在這幅畫面之下，Windows將繼續(xù)進行DOS部分和GUI（圖形用戶界面）部分的引導和初始化工作。 如果系統(tǒng)之中安裝有引導多種操作系統(tǒng)的工具軟件，通常主引導記錄將被替換成該軟件的引導代碼，這些代碼將允許用戶選擇一種操作系統(tǒng)，然后讀取并執(zhí)行該操作系統(tǒng)的基本引導代碼（DOS和Windows的基本引導代碼就是分區(qū)引導記錄）。 如果我們在DOS下按CtrlAltDel組合鍵（或從Windows中選擇重新啟動計算機）來進行熱啟動，那么POST過程將被跳過去，直接從第三步開始，另外第五步的檢測CPU和內(nèi)存測試也不會再進行。 2 windows nt 第一步： 首先計算機通電進行自檢,并由 BIOS (即基本輸入輸出系統(tǒng))完成基本硬件配置,然后讀取硬盤的MBR(主引導記錄)檢查硬盤分區(qū)表以確定引導分區(qū),并將引導分區(qū)上的操作系統(tǒng)引導扇區(qū)調(diào)入內(nèi)存中執(zhí)行,此處即執(zhí)行NTLDR(操作系統(tǒng)加載器)文件。 Windows2000/XP支持多重啟動。它在安裝時會首先將已存在的其它操作系統(tǒng)引導扇區(qū)保存為BOOTSECT.DOS文件(位于活動分區(qū)根目錄下),并修改系統(tǒng)引導扇區(qū),以便系統(tǒng)啟動時加載NTLDR文件,從而達到多重啟動的目的。而Windows98則不具備這個功能，因此如果先裝好Windows2000/XP后再裝Windows98會破壞掉Windows2000/XP的引導記錄，導致2000/XP不能啟動。 第二步： 進行出始化,NTLDR會把處理器從實模式轉(zhuǎn)換為32位保護模式。 第三步： 讀取BOOT.INI文件。該文件位于活動分區(qū)根目錄下,它的作用是使系統(tǒng)在啟動過程中出現(xiàn)選擇菜單,由用戶選擇希望啟動的操作系統(tǒng)。如果選擇啟動Windows2000/XP,NTLDR會繼續(xù)引導進行以下過程;如果選擇為非Windows2000/XP系統(tǒng),NTLDR則會讀取系統(tǒng)引導扇區(qū)副本BOTSECT.DOS轉(zhuǎn)入啟動相應系統(tǒng)。 BOOT LOADER即操作系統(tǒng)加載器,指定系統(tǒng)選擇菜單默認等待時間和默認引導的操作系統(tǒng)?？墒止ば薷幕蛟诳刂泼姘逯行薷模瑸榱吮ｋU起見，建議在控制面板中修改。依次選擇控制面板-系統(tǒng)-高級-啟動和故障恢復，即可更改相關(guān)設置。(在WindowsXP中還有另一種方法，即運行msconfig（系統(tǒng)配置實用程序）。 OPERATING SYSTEMS段指定操作系統(tǒng)列表,由雙引號括起來的部分就是列表所顯示的內(nèi)容,可任意修改,使其更加個性化。 形如MULTI(0)DISK(0)RDISK(0)PARTITION(1)格式的語句被稱為ARC路徑,它的格式為:MULTI()指定磁盤控制器(若為SCSI控制器,則此處應替換為SCSI()；DISK()指定SCSI設備編號(對于MULTI該處值始終為0)；RDISK()指定IDE設備編號(對于SCSI,此處被忽略)；PARTITION()指定分區(qū)編號。除分區(qū)編號由1開始外,其余編號均從0開始。 參數(shù)/FASTDETECT表示禁用串行鼠標檢測,是系統(tǒng)默認值。還有幾個常見參數(shù):MAXMEM指定Windows2000/XP可用內(nèi)存容量;BASEVIDEO使用標準VGA顯示驅(qū)動程序;NOGUIBOOT啟動過程中不顯示圖形屏幕;SOS加載設備驅(qū)動程序時顯示其名稱。 在操作系統(tǒng)選擇菜單中的中文字體由位于活動分區(qū)根目錄下的BOOTFONT.BIN文件提供。 第四步： 系統(tǒng)加載NTDETECT.COM文件。由它來檢測機器硬件,如并行端口,顯示適配器等等,并將收集到的硬件列表返回NTLDR用于以后在注冊表中注冊保存。 第五步： 如果Windows2000/XP有多個硬件配置文件,此時會出現(xiàn)選擇菜單,等待用戶確定要使用的硬件配置文件,否則直接跳過此步,啟用默認配置。硬件配置文件是指保存計算機特定硬件配置的系統(tǒng)文件?？梢詣?chuàng)建多個不同的硬件配置文件以滿足計算機在不同場合的應用?？梢砸来芜x擇控制面板-系統(tǒng)-硬件-硬件配置文件作出修改。 第六步： 引導過程開始裝載Windows2000/XP內(nèi)核NTOSKRNL.EXE。這個文件位于Windows2000/XP安裝文件夾下的SYSTEM32文件夾中。隨后,硬件抽象層(HAL)被引導進程加載,完成本步驟。 硬件抽象層(HAL):隱藏特定平臺的硬件接口細節(jié),為操作系統(tǒng)提供虛擬硬件平臺,使其具有硬件無關(guān)性,可在多種平臺上進行移植。 第七步： 內(nèi)核完成初始化,NTLDR將控制權(quán)轉(zhuǎn)交Windows2000/XP內(nèi)核,后者開始裝載并初始化設備驅(qū)動程序,以及啟動WIN32子系統(tǒng)和WINDOWS2000/XP服務。 第八步： 開始登錄進程。由WIN32子系統(tǒng)啟動WINLOGON.EXE,并由它啟動LOCAL SECURITY AUTHORITY(LSASS.EXE)顯示登錄對話框。用戶登錄后,WINDOWS2000/XP會繼續(xù)配置網(wǎng)絡設備和用戶環(huán)境。最后,伴隨著微軟之聲和我們熟悉的個性化桌面,WINDOWS2000/XP漫長的啟動過程終于完成。 3 linux 第一步： 硬件檢測。當機器加電后它首先執(zhí)行BIOS(基本輸入輸出系統(tǒng))中的代碼，BIOS首先執(zhí)行加電自檢程序(POST)，當自檢通過程便完成了硬件的啟動。POST程序通過對內(nèi)存及其他硬件的設備的診斷檢測確定硬件的存在并可正確操作。BIOS是固化在芯片里的程序，執(zhí)行這一過程一般只需要幾秒鐘。當自檢完成后BIOS按照系統(tǒng)COMS中設置的啟動順序搜尋有效的啟動驅(qū)動器(這里我們以硬盤為例)，并讀入系統(tǒng)引導扇區(qū)，并將系統(tǒng)控制權(quán)交給引導程序。 第二步： 加載和執(zhí)行引導程序。系統(tǒng)引導程序主要是把系統(tǒng)內(nèi)核裝載到內(nèi)存，啟動盤必須在第一個邏輯磁道上包含引導記錄。這512個字節(jié)的扇區(qū)又被稱作是引導扇區(qū)，在系統(tǒng)完成加電自檢后，BIOS從啟動盤中將引導扇區(qū)讀入到內(nèi)存中。引導記錄中包含了一些磁盤的物理特性的參數(shù)。在引導扇區(qū)被讀入內(nèi)存后，BIOS就能從這里讀取到啟動盤的物理參數(shù)。一旦引導記錄加載完畢，BIOS就交出系統(tǒng)的執(zhí)行控制權(quán)，跳轉(zhuǎn)到引導程序的頭部執(zhí)行。引導記錄開頭是一條無條件轉(zhuǎn)移指令，它將立即跳轉(zhuǎn)到地址0x03e執(zhí)行引導程序，在引導扇區(qū)中這個引導程序?qū)拇疟P中讀出其他幾個更為復雜的程序并由它們加載系統(tǒng)內(nèi)核。 Linux的引導程序由匯編代碼文件arch/i386/boot/bootsect.S生成，它利用對BIOS功能的調(diào)用將arch/i386/boot/下的setup.S文件和內(nèi)核映象加載到內(nèi)存。i386的體系結(jié)構(gòu)的CPU分保護模式和實模式兩種，在實模式下只能使用低端的640K內(nèi)存。系統(tǒng)在加載引導程序時CPU是處在實模式下，而現(xiàn)在的內(nèi)核映象文件一般都超過了640K的限制，即使是經(jīng)過壓縮過的內(nèi)核映象，這個內(nèi)核映象文件通常是bzImage,我們在編譯內(nèi)核時通常要用到這個文件。由于bzImage超出了640K這一限制，所以linux設計了一個bootsect_helper子程序(定義在arch/i386/boot/setup.S中)，引導程序通過循環(huán)調(diào)用bootsect_helper將內(nèi)核映象一塊一塊的裝入內(nèi)存，當內(nèi)核加載完畢，系統(tǒng)跳轉(zhuǎn)到setup.S的開始位置開始執(zhí)行，setup.S仍在實模式下運行，主要功能是設置系統(tǒng)參數(shù)(如：內(nèi)存、磁盤等),并為進入保護模式做準備,最后進入到保護模式并跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核映象文件的頭部開始執(zhí)行內(nèi)核。這里提一下有關(guān)linux的引導程序lilo和grub，lilo和grub可以引導多個系統(tǒng)，如果機器上要裝多系統(tǒng)的話一般都會用到它們，這一引導程序也儲存在引導扇區(qū)中或者存放在主引導記錄中(MBR)，lilo和grub都許允用戶自己配置，它們在系統(tǒng)安裝時建立了關(guān)于系統(tǒng)內(nèi)核占用磁盤數(shù)據(jù)塊的位置對照表。當用戶選擇啟動linux系統(tǒng)后，同樣也跳轉(zhuǎn)到setup.S上運行。 第三步： 內(nèi)核初始化。當setup.S執(zhí)行完后，CPU進行保護模式，并開始執(zhí)行內(nèi)核，如果內(nèi)核是經(jīng)過壓縮的，那么首先執(zhí)行arch/i386/boot/compressed目錄下的head.S建立堆棧并解壓內(nèi)核映象文件，然后再轉(zhuǎn)入arch/i386/kernel下的head.S。如果沒有壓縮則直接轉(zhuǎn)到arch/i386/kernel下的head.S開始執(zhí)行。arch/i386/kernel/head.S程序負責數(shù)據(jù)區(qū)(BBS)、中斷描述表(IDT)、段描述表(GDT)、頁表和寄存器的初始化。最后進入start_kernel()模塊。此時系統(tǒng)運行在內(nèi)核模式(0級別)下，轉(zhuǎn)入到init/main.c中的start_kernel()。 start_kernel()繼續(xù)其他方面的初始化工作，主要是初始化系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要包括： setup_arch():執(zhí)行與體系結(jié)構(gòu)相關(guān)的設置。 trap_init():設置各種入口地址。 init_IRQ():初始化IRQ中斷處理機制。 sched_init():設置并啟動第一個進程init_task()。 softirq_init():對軟中斷子系統(tǒng)進行初始化。 console_init():初始化控制臺、顯示器. init_modules():初始化