計算機加電自檢過程

1、計算機啟動過程目錄簡介總結編輯本段簡介第一步：當我們按下電源開關時，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，無論是AwardBIOS還是AMIB

2、IOS，放在這里的只是一條跳轉指令，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（PowerOnSelfTest，加電后自檢），POST的主要任務是檢測系統(tǒng)中一些關鍵設備是否存在和能否正常工作，例如內存和顯卡等設備。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，例如沒有找到內存或者內存有問題（此時只會檢查640K常規(guī)內存），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，PO

3、ST結束之后就會調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，找到之后同樣要調用這些BIOS內部的初始化代碼來初始化相關的設備。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

4、和版本號等內容。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

5、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工作參數(shù)。第九步：接下來系統(tǒng)BIOS將更新ESCD（ExtendedSystemConfigurationData，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

6、能夠看到"UpdateESCD.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Windows9x不相同的數(shù)據(jù)格式，于是Windows9x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、硬盤或光驅啟動。以從C盤啟

7、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Windows9x最基本的系統(tǒng)文件。Windows9x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。編輯本段總結如果系統(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（

8、DOS和Windows的基本引導代碼就是分區(qū)引導記錄）。上面介紹的便是計算機在打開電源開關（或按Reset鍵）進行冷啟動時所要完成的各種初始化工作，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和內存測試也不會再進行。我們可以看到，無論是冷啟動還是熱啟動，系統(tǒng)BIOS都一次又一次地重復進行著這些我們平時并不太注意的事情，然而正是這些單調的硬件檢測步驟為我們能夠正常使用電腦提供了基礎 =  我們每天使用計算機必須要經(jīng)過的一個步驟就是啟動了，但是

9、，你是否知道計算機到底是怎樣啟動的呢？或許，你會認為這并不重要，是的，對于我們一般人而言，它確實不重要，事實上，我們更關心它啟動得有多快，但是，這卻實在是一個很“基本”的問題，每天都在用計算機，卻不知道它是怎樣啟動的，似乎總感覺有些別扭（當然了，多數(shù)人都不知道的話也就沒什么好別扭的了）。下面就為大家介紹一下我們使用的計算機到底是怎樣啟動起來的，由于這個問題比較大，我將它分為了兩部分來介紹，這樣可能比較好接受一些。這次只介紹前半部分（即和操作系統(tǒng)無關的部分）。另外，為方便大家理解，我特意制作了相關的流程圖，建議大家對照著看。      如果你愿意

10、了解一下，希望你能通過下面的介紹弄懂這個問題，如果你沒什么興趣，也沒關系，畢竟，它是個比較邊緣的東西，不太了解也行。      像大多數(shù)介紹此知識的文章一樣，這里還是需要先介紹一下兩個基本而重要的概念。      BIOS：即“Basic Input/Output System”（基本輸入輸出系統(tǒng)），它是一組被“固化”在計算機主板上的一塊ROM中直接關聯(lián)硬件的程序，保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、系統(tǒng)設置信息、開機后自檢程序和系統(tǒng)自啟動程序，其主要功能是為計算機提供最底層的、最直接的硬件

11、設置和控制，它包括系統(tǒng)BIOS（主板BIOS）其它設備BIOS（例如IDE控制器BIOS、顯卡BIOS等）其中系統(tǒng)BIOS占據(jù)了主導地位.計算機啟動過程中各個BIOS的啟動都是在它的控制下進行的.      內存地址：我曾在虛擬內存的介紹中提到過它，我們知道，內存空間的最基本單位是位，8位視為一個字節(jié)，即我們常用的單位B，內存中的每一個字節(jié)都占有一個地址（地址是為了讓CPU識別這些空間，是按照16進制表示的），而最早的8086處理器只能識別1MB（2的20次方B）的空間，這1MB內存中低端（即最后面）的640KB就被稱為基本內存，而剩下的內存（

12、所有的）則是擴展內存。這640KB的空間分別由顯存和各BIOS所得。      現(xiàn)在正式開始介紹計算機的啟動過程（從打開電源到操作系統(tǒng)啟動之前）      1、當電源開關按下時，電源開始向主板和其他設備供電，此時電壓并不穩(wěn)定，于是，當主板認為電壓并沒有達到CMOS中記錄的CPU的主頻所要求的電壓時，就會向CPU發(fā)出RESET信號（即復位，不讓CPU進一步運行），不過僅一瞬間不穩(wěn)定的電壓就能達到符合要求的穩(wěn)定值，此時復位信號撤銷，CPU馬上從基本內存的BIOS段讀取一條跳轉指令，跳轉到BIOS的真

13、正啟動代碼處，如此，系統(tǒng)BIOS啟動，此后的過程都由系統(tǒng)BIOS控制。      2、系統(tǒng)BIOS啟動后會進行加電自檢POST（Power On Self Rest）。不過這個過程進行得很快，它主要是檢測關鍵設備（如電源、CPU芯片、BIOS芯片、基本內存等電路是否存在以及供電情況是否良好。如果自檢出現(xiàn)了問題，系統(tǒng)喇叭會發(fā)出警報聲（根據(jù)警報聲的長短和次數(shù)可以知道到底出現(xiàn)了什么問題）。      3、如果自檢通過，系統(tǒng)BIOS會查找顯卡BIOS，找到后會調用顯卡BIOS的初始化代碼，此時顯示器就開

14、始顯示了（這就是為什么自檢失敗只能靠發(fā)聲進行提醒了）。顯卡BIOS會在屏幕上顯示顯卡的相關信息（不過現(xiàn)在的筆記本似乎并不顯示這個）。      4、顯卡檢測成功后會進行其他設備的測試，通過后系統(tǒng)BIOS重新執(zhí)行自己的代碼，并顯示自己的啟動畫面，將自己的相關信息顯示在屏幕上，而后會進行內存測試（這些在現(xiàn)在的計算機上也看不到了），僅僅是短暫出現(xiàn)系統(tǒng)BIOS設置頁面，此時就可以對系統(tǒng)BIOS進行需要的設置了，完成后會重新啟動。      5、此后BIOS會檢測系統(tǒng)的標準硬件（如硬盤、軟驅（雖然現(xiàn)在很多

15、計算機已沒有軟驅了）、串行和并行接口等），檢測完成后會接著檢測即插即用設備，如果有的話就為該設備分配中斷、DMA通道和I/O端口等資源，到了這里，所有的設備都已經(jīng)檢測完成了，老機會進行一次清屏并顯示一個系統(tǒng)配置表，如果和上次啟動相比出現(xiàn)了硬件變動，BIOS還會更新ESCD，即“Extended System Configuration Data”（擴展系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)），它是系統(tǒng)BIOS用來與操作系統(tǒng)交換硬件配置信息的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)被存放在CMOS中?，F(xiàn)在的機器則不再顯示這些了。      6、當上面的所有步驟都順利進行以后，BIOS將執(zhí)行最后一項

16、任務：按照用戶指定的啟動順序進行啟動（即我們經(jīng)常需要用到的設置系統(tǒng)從哪里啟動，一般默認是硬盤，如果需要安裝系統(tǒng)，還會設置為光驅或USB設備），注意，這里是指的啟動順序，如果設置為從光驅啟動，而光驅中又沒有光盤的話，系統(tǒng)還是會接著從硬盤啟動的。      至此，操作系統(tǒng)啟動之前的所有啟動步驟都完成了，如果從硬盤啟動的話，接著就是操作系統(tǒng)的啟動過程了，關于這一部分，不同的系統(tǒng)也是存在差別的，我們謹以xp和vista為例，由于內容較多，就下一次再介紹吧。      下面是上面的啟動過程的流程圖，對照此

17、圖理解上面的內容可能會更方便些：                     操作系統(tǒng)啟動之前的計算機啟動過程我已經(jīng)在計算機啟動過程圖文詳解（一）-計算機初始化啟動過程一文中詳細介紹過，今天就介紹一下初始化啟動后的操作系統(tǒng)的啟動過程。      我們只介紹Windows系統(tǒng)的啟動，由于vista和windows7操作系統(tǒng)的啟動采用了全新的方式，所以這里需要對xp

18、和Vista（Windows7與之基本相同）分別介紹。為了不至于導致大家看不明白，我只介紹一個大概的過程。      xp系統(tǒng)的啟動      當系統(tǒng)BIOS完成初始化后，會將控制權交給主引導紀錄（即MBR：Master Boot Record），MBR會檢查硬盤分區(qū)表，找到硬盤上的引導分區(qū)，然后將引導分區(qū)上的操作系統(tǒng)引導扇區(qū)調入內存，并執(zhí)行其NTDLR文件。      NTDLR會將微處理器從實模式（此模式下計算機認為內存為64KB，其他未擴展

19、內存）轉換為32位的平面內存模式（此模式下認為CPU可識別的所有內存均是可用內存）。然后，NTDLR啟動mini-file system drivers以便它能夠識別所有采用NTFS和FAT（FAT32）文件系統(tǒng)的硬盤分區(qū)。      此后NTLDR會讀取boot.ini文件，以決定應該啟動哪一個系統(tǒng)，如果boot.ini中僅顯示了一個系統(tǒng)或者將timeout（系統(tǒng)選擇頁面停留時間）參數(shù)設為0的話，這個系統(tǒng)選擇頁面就不會出現(xiàn)而是直接啟動默認的系統(tǒng)。      而如果boot.ini中含有多個啟動

20、引導項，當選擇了不同的系統(tǒng)后計算機接下來的啟動流程就會產(chǎn)生區(qū)別，如果選擇的不是xp，NTLDR會讀取bootsect.dos來啟動相應系統(tǒng)，如果選擇了xp的話，就會接著轉入硬件檢測階段。      在這個階段，會收集計算機的硬件信息列表并將其返回到NTLDR中，以便以后將這些信息寫入注冊表（具體而言是HKEY_LOCAL_MACHINE下的hardware）中。      然后會進行硬件配置選擇，如果計算機含多個硬件配置，會出現(xiàn)配置選擇頁面，如果僅有一個的話，系統(tǒng)直接進入默認配置。 &

21、#160;    此后開始加載xp內核，NTLDR首先加載ntoskrnl.exe（即xp系統(tǒng)內核），不過此時并未初始化內核，而是緊接著加載了硬件抽象層（即HAL，一個hal.dll文件），然后加載底層設備驅動程序和需要的服務。      完成這些后才開始初始化內核，此時我們就能看到xp的LOGO和啟動進度條了，在進度條運動的過程中，內核使用剛才收集到的意見配置信息創(chuàng)建HKEY_LOCAL_MACHINE的hardware鍵。然后創(chuàng)建計算機數(shù)據(jù)備份，初始化并加載設備驅動程序，Session Manager啟動xp的

22、高級子系統(tǒng)及其服務并有win32子系統(tǒng)啟動Winlogon進程。      Winlogon.exe會啟動Local Security Authority，此時會顯示xp的歡迎屏幕或者登陸確認框（如果設置了多賬戶或密碼的話）。這個時候，系統(tǒng)還在繼續(xù)初始化剛才沒有完成的驅動程序。      歡迎屏幕結束或者用戶正確登陸后， Service Controller最后還需要檢查是否還有服務需要加載并進行加載。此后xp桌面出現(xiàn)，系統(tǒng)啟動完成。     &

23、#160; Vista（Windows7）的啟動      Vista和Windows7的啟動過程就簡單多了（其實是將啟動步驟進行了簡化），它采用了全新的啟動方式。具體如下：      MBR得到控制權后，同樣會讀取引導扇區(qū)，以便啟動Windows啟動管理器的bootmgr.exe程序，      Windows啟動管理器的bootmgr.exe被執(zhí)行時就會讀取Boot Confi guration Data store（其中包含了所有計算機操作

24、系統(tǒng)配置信息）中的信息，然后據(jù)此生成啟動菜單，當然，如果只安裝了一個系統(tǒng)，啟動引導選擇頁不會出現(xiàn)，而如果安裝并選擇了其他系統(tǒng)，系統(tǒng)就會轉而加載相應系統(tǒng)的啟動文件。      啟動Vista時，同樣會加載ntoskrnl.exe系統(tǒng)內核和硬件抽象層hal.dll，從而加載需要的驅動程序和服務。     內核初始化完成后，會繼續(xù)加載會話管理器smss.exe（注意，正常情況下這個文件存在于Windows/system32文件夾下，如果不是，很可能就是病毒）。    &#

25、160; 此后，Windows啟動應用程序wininit.exe（正常情況下它也存在于Windows/system32文件夾下，如果不是，很可能是病毒）會啟動,它負責啟動services.exe(服務控制管理器)、lsass.exe(本地安全授權)和lsm.exe(本地會話管理器)，一旦wininit啟動失敗，計算機將會藍屏死機。      當這些進程都順利啟動之后，就可以登錄系統(tǒng)了。至此，Vista（Windows7）啟動完成。      另外，補充一點小知識：我們知道，在Vista或Wind

26、ows7系統(tǒng)下安裝xp后，開機時就會直接啟動xp，并不出現(xiàn)系統(tǒng)啟動的選擇頁，這是因為安裝xp時，它會重寫MBR而將Vista或Windows7的引導記錄覆蓋掉，而在xp下安裝Vista或Windows7后就不存在這個問題了，這是因為雖然Vista和Windows7雖然也會覆蓋引導記錄，但是它也會將原有的引導程序保存，引導權雖然同樣被Vista或Windows7搶奪，但由于它們支持跳轉到以前的引導程序上，所以可以直接顯示多系統(tǒng)頁面。      最后，由于時間關系，我沒有專門制作流程圖，就附上找到的一張系統(tǒng)啟動流程圖吧。此圖比較簡單，并沒有列出全部

27、的啟動流程，但附帶了計算機初始化啟動的過程，比較全面了。如圖：      對于電腦用戶來說，打開電源啟動電腦幾乎是每天必做的事情，但計算機在顯示這些啟動畫面的時候在做什么呢？大多數(shù)用戶都未必清楚了。下面就向大家介紹一下從打開電源到出現(xiàn)Windows 9X的藍天白云，計算機到底干了些什么工作。 電腦的啟動過程中有一個非常完善的硬件自檢機制。對于采用Award BIOS的電腦來說，它在上電自檢那短暫的幾秒鐘里，就可以完成100多個檢測步驟。下面我們就來仔細看看計算機的啟動過程。 第一步：當我們按下電源開關時，電源就開始向主板和其它設備供電

28、，此時電壓還不穩(wěn)定，主板控制芯片組會向CPU發(fā)出并保持一個RESET(重置)信號，讓CPU初始化。當電源開始穩(wěn)定供電后(當然從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過程也只是短暫的瞬間)，芯片組便撤去RESET信號(如果是手動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，這個地址在系統(tǒng)BIOS的地址范圍內，無論是Award BIOS還是AMI BIOS，放在這里的只是一條跳轉指令，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(Power On Self Test，加電自檢)

29、，POST的主要任務是檢測系統(tǒng)中的一些關鍵設備是否存在和能否正常工作，如內存和顯卡等。由于POST的檢測過程在顯示卡初始化之前，因此如果在POST自檢的過程中發(fā)現(xiàn)了一些致命錯誤，如沒有找到內存或者內存有問題時(POST過程只檢查640K常規(guī)內存)，是無法在屏幕上顯示出來的，這時系統(tǒng)PIOS可通過喇叭發(fā)聲來報告錯誤情況，聲音的長短和次數(shù)代表了錯誤的類型。在正常情況下，POST過程進行得非常快，我們幾乎無法感覺到這個過程。 第三步：接下來系統(tǒng)BISO將查找顯示卡的BIOS，存放顯示卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常在C0000H處，系統(tǒng)BIOS找到顯卡BIOS之后調用它的初始化代碼，由顯卡BIO

30、S來完成顯示卡的初始化。大多數(shù)顯示卡在這個過程通常會在屏幕上顯示出一些顯示卡的信息，如生產(chǎn)廠商、圖形芯片類型、顯存容量等內容，這就是我們開機看到的第一個畫面，不過這個畫面幾乎是一閃而過的，也有的顯卡BIOS使用了延時功能，以便用戶可以看清顯示的信息。接著系統(tǒng)BIOS會查找其它設備的BIOS程序，找到之后同樣要調用這些BIOS內部的初始化代碼來初始化這些設備。 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容。同時屏幕底端左下角會出現(xiàn)主板信息代碼，包含BIOS的日期、主板芯片組型號、主板的識別編碼及廠商代碼等。 第五

31、步：接著系統(tǒng)BIOS將檢測CPU的類型和工作頻率，并將檢測結果顯示在屏幕上，這就是我們開機看到的CPU類型和主頻。接下來系統(tǒng)BIOS開始測試主機所有的內存容量，并同時在屏幕上顯示內存測試的數(shù)值，就是大家所熟悉的屏幕上半部份那個飛速翻滾的內存計數(shù)器。這個過程我們可以在BIOS設置中選擇耗時少的"快速檢測"或者耗時多的"全面檢測"方式。 第六步：內存測試通過之后，系統(tǒng)BIOS將開始檢測系統(tǒng)中安裝的一些標準硬件設備，這些設備包括：硬盤、CD-ROM、軟驅、串行接口和并行接口等連接的設備，另外絕大多數(shù)新版本的系統(tǒng)BIOS在這一過程中還要自動檢測和設置內存的定時參數(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，系統(tǒng)BIOS會重新清屏并在屏幕上方顯示出一個系統(tǒng)配置列表，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