Windows操作系統(tǒng)的啟動過程詳解.ppt

Windows操作系統(tǒng)的啟動過程詳解 編輯作者 lznetshn 楊老師 職業(yè) 計算機維修教師E mail lznetshn163工作地 昆明 Windows啟動原理 WindowsXP是基于NT技術的操作系統(tǒng) 它的啟動過程同WindowsNT和Windows2000基本相同WindowsXP的啟動過程 主要包括以下幾個步驟 電源開啟自檢過程 初始化啟動過程 引導程序載入過程 檢測和配置硬件過程 內(nèi)核加載過程 用戶登錄過程 即插即用設備的檢測過程 一 電源開啟自檢過程 1 在打開計算機電源時 首先開始電源啟動自檢過程 從BIOS中載入必要的指令 然后進行如下一系列的自檢操作 2 進行硬件的初始化檢查 例如檢查內(nèi)存的容量等 3 驗證用于啟動操作系統(tǒng)的設備是否正常 例如 檢查硬盤是否存在等 4 從CMOS中讀取系統(tǒng)配置信息 例如 當前計算機硬件信息 用戶設置信號 磁盤引導順序 引導密碼等 5 注 在完成了電源啟動的自檢之后 每個帶有固件的硬件設備 如顯卡和磁盤控制器 都會根據(jù)需要完成內(nèi)部的自檢操作 二 初始化啟動過程 在完成了電源啟動自檢過程之后 存儲在CMOS中的設置 例如磁盤的引導順序等 能夠決定由哪些設備來引導計算機 例如 可以設置磁盤的引導順序為首先通過A盤引導 其次才通過C盤引導 則系統(tǒng)會首先嘗試用A盤引導系統(tǒng) 如果A盤存在并可引導 則通過A盤引導 如果A盤不存在 則通過C盤引導系統(tǒng) 如果A盤存在 但不是引導盤 則系統(tǒng)地提示系統(tǒng)不可引導 一般來說通常會使用硬盤引導 在進行硬盤引導時 啟動過程通常按照如下的步驟進行 1 系統(tǒng)首先檢測打開硬盤電源 2 若該硬盤是啟動盤 BIOS就將主引導記錄 MainBootRecord MBR 中的引導代碼載入內(nèi)存 3 接著 BIOS會將啟動過程的運行交給MBR來進行 4 計算機搜索MBR中的分區(qū)表 找出活動分區(qū) ActivePartition 5 計算機將活動分區(qū)的第一個扇區(qū)中的引導代碼載入到內(nèi)存 6 引導代碼檢測當前使用的文件系統(tǒng)是否可用 7 引導代碼查找ntldr文件 找到之后啟動它 8 BIOS將控制權轉交給ntldr 由ntldr完成操作系統(tǒng)的啟動 注意 這里簡單介紹一下MBR的概念 MBR位于啟動磁盤的第一個扇區(qū) 其中主要包含引導代碼 BootCode 和分區(qū)表 PartitionTable 數(shù)據(jù) 引導代碼主要用于引導系統(tǒng) 而分區(qū)表則主要用于標識基本分區(qū)和擴展分區(qū) 三 引導程序載入過程 本過程主要由ntldr文件完成 Ntldr從引導分區(qū)載入啟動文件 然后完成如下一些任務 在基于X86CPU的系統(tǒng)下 設置CPU的運行使用32位的Flat內(nèi)存模式對基于X86CPU的計算機來說 第一次啟動的時候總是進入所謂的實模式 RealMode 在實模式下CPU的某些特性不能完全發(fā)揮 這是因為它要保證同8位或16位的CPU 如8086 8088 相兼容 實模式下由于系統(tǒng)規(guī)格的限制 無法對大容量內(nèi)存進行直接存取 而必須通過分段的方式完成 對于32位的WindowsXP來說 8位或16位的CPU顯然是無用的 ntldr首先會將CPU切換到32位的模式 從而確保WindowsXP的正常 在CPU的32位模式下 可以對大容量內(nèi)存進行直接存取 而徹底拋棄了原先在8位或16位下分段存取內(nèi)存的不便 啟動文件系統(tǒng)ntldr中包含相應的代碼 能夠幫助WindowsXP完成對NTFS或FAT格式的磁盤進行讀寫 從而能夠讀取 訪問和復制文件 3 讀取boot ini文件在boot ini中 其內(nèi)容包括 bootloader timeout 30default multi 0 disk 0 rdisk 0 partition 1 WINDOWS operatingsystems multi 0 disk 0 rdisk 0 partition 1 WINDOWS MicrosoftWindowsXPProfessional fastdetectmulti 0 disk 0 rdisk 0 partition 2 WINNT WindowsWindows2000Professional Multi表示一個非SCSI硬盤設備或一個由SCSIBIOS訪問的SCSI硬盤 該文段也可為SCSI 這是其意思為一個由SCSIBIOS禁止的硬盤 0 是硬件適配卡序號 數(shù)字不一定是0 Disk 0 表示SCSI總線號 數(shù)字不一定是0 如果前面是Multi則這項永遠為disk 0 數(shù)字不改變 Rdisk 0 表示硬盤的序號 Partition 3 為分區(qū)序號 MicrosoftWindowsXPProfessional 這部分內(nèi)容就是開機顯示列表時本系統(tǒng)的名稱 可以任意修改 支持中文 NTLDR就是從這里查找WindowsXPProfessional的系統(tǒng)文件的位置的 若沒有選擇 系統(tǒng)從第一個操作系統(tǒng)開始引導 注 1 對于單引導的系統(tǒng)來說 ntldr會通過啟動ntdetect來初始化硬件檢測狀態(tài) 2 對于多引導系統(tǒng)來說 首先由用戶在操作系統(tǒng)菜單中選擇要啟動的操作系統(tǒng)然后而由ntldr進行相應的操作 3 如果選擇啟動舊式的微軟操作系統(tǒng) 如MS DOS Windows9x ME ntldr會將從bootsect dos文件中讀取MBR代碼 然后將控制權交給bootsect dos中的MBR 4 根據(jù)需要提供啟動菜單在這一步 如果用戶按下F8鍵 則會顯示啟動菜單 允許用戶選擇不同的啟動方式 例如使用安全方式啟動 或是使用最后一次正確的配置啟動等 檢測硬件和硬件配置在這一步中 ntldr啟動ntdetect文件進行基本的設備檢查 然后將boot ini文件中的信息 以及注冊表中的硬件和軟件信息傳遞給ntoskrnl exe程序 注 ntoskrnl exe 該文件在 windows system32中 如果損壞 可以從 WINDOWS system32 dllcache目錄中找到后 在DOS狀態(tài)下Copy恢復 該文件屬性為 系統(tǒng) 隱藏 只讀 不能Copy時用attrib修改后再copy 再將 WINDOWS system32 dllcache目錄中的ntoskrnl exe文件改回系統(tǒng) 隱藏 只讀即可 四 檢測和配置硬件過程 在處理完boot ini文件之后 ntldr會啟動ntdetect程序 在基于X86的系統(tǒng)中 ntdetect會通過調(diào)用系統(tǒng)固件程序收集安裝的硬件信息 然后由ntdetect將這些信息傳遞送回ntldr Ntldr獲取從ntdetect發(fā)來的信息后 將這些信息組織成為內(nèi)部的斷氣結構形式 然后由ntldr啟動ntoskrnl exe 并將這些信息發(fā)送給它 Ntdetect會收集如下類型的硬件信息 1 系統(tǒng)固件信息 例如時間和日期等2 總線適配器的類型3 顯卡適配器的類型4 鍵盤5 通信端口6 磁盤7 軟盤8 輸入設備 例如鼠標9 并口10 安裝在ISA槽中的ISA設備11 完成信息的檢測之后 WindowsXP會在屏幕上顯示那個著名的WindowsXP商標 并顯示一個滾動的 告訴用戶Windows的啟動進程 五 內(nèi)核加載過程 將內(nèi)核 ntoskrnl exe 和硬件抽象層 hal dll 載入到內(nèi)存加載控制集信息在這一過程中 ntldr從注冊表中的HKEY LOCAL MACHINE SYSTEM位置加載相應的控制集 ControlSet 信息 并確定在啟動過程中要加載的設備驅(qū)動 加載設備驅(qū)動程序和服務在這一步中 系統(tǒng)會在BIOS的幫助下開始加載設備驅(qū)動程序 以及服務 啟動會話管理器完成上面的過程之后 內(nèi)核會啟動會話管理器 SessionManager 這是一個名為smss exe的程序 其作用表現(xiàn)如下 創(chuàng)建系統(tǒng)環(huán)境變量創(chuàng)建虛擬內(nèi)存頁面文件 六 用戶登錄過程 在這一過程中 Windows子系統(tǒng)會啟動winlogon exe 這是一個系統(tǒng)服務 用于提供對Windows用戶的登錄和注銷的支持 Winlogon exe可以完成如下一些工作 1 啟動服務子系統(tǒng) services exe 也稱服務控制管理器 ServiceControlManager SCM 2 啟動本地安全授權 LocalSecurityAuthority LSA 過程 lsass exe 3 在開始登錄提示的時候 對Crtl Alt Del組合鍵進行分析處理 4 一個圖形化的識別和認證組件收集用戶的帳號和密碼 然后將這些信息安全地傳送給LSA以進行認證處理 如果用戶提供的信息是正確的 能夠通過認證 就允許用戶對系統(tǒng)進行訪問 要注意的是 如果您的計算機中 只有Administrator這一個用戶 那么在歡迎屏幕中就會顯示Administrator用戶項 如果您的計算機中不僅有Administrator用戶 還有別的可以交互登錄的用戶 那么歡迎屏幕中就只顯示出Administrator之外的用戶 而不顯示Administrator用戶 直接在歡迎屏幕中按下兩次Crtl Alt Del組合鍵 即可打開標準的登錄窗口 可以再輸入Administrator的用戶名和密碼 以便用最高管理員的身份登錄 七 即插即用設備的檢測過程 對即插即用設備的檢測 實際上是和登錄過程異步進行的 由系統(tǒng)固件 硬件 設備驅(qū)動和系統(tǒng)特性決定了WindowsXP如何對新設備進行檢測和枚舉 當即插即用組件正常工作后 WindowsXP會對新設備進行檢測 為它們分配系統(tǒng)資源 并在盡量不要用戶提供選擇的情況下 為新設備安裝一個合適版本的驅(qū)動程序 八 加載系統(tǒng)服務程序 實際上也是和登錄過程異步進行的 這時系統(tǒng)在加載各種服務程序 以便為操作用戶提供操作平臺 在加載完成explorer exe服務程序時 就可以看到WindowsXP桌面 注 explorer exe 該文件的所在位置 WINDOWS 如果損壞 可以從 WINDOWS system32 dllcache目錄