启动过程
从打开电源到开始操作,计算机的启动是一个非常复杂的过程
- 第一阶段:BIOS
- 第二阶段:主引导记录
- 第三阶段:硬盘启动
- 第四阶段:操作系统
BIOS
- 上个世纪70年代初,"只读内存"(read-only memory,缩写为ROM)发明
- 开机程序被刷入ROM芯片,计算机通电后,第一件事就是读取它
- 这块芯片里的程序叫做"基本输入输出系统",简称为BIOS
基本输入输出系统(Basic Input/Output System)
硬件自检
BIOS程序首先检查,计算机硬件能否满足运行的基本条件,这叫做"硬件自检"(Power-On Self-Test),缩写为POST
启动顺序
硬件自检完成后,BIOS把控制权转交给下一阶段的启动程序,BIOS需要有一个外部储存设备的排序,排在前面的设备就是优先转交控制权的设备,这种排序叫做"启动顺序"(Boot Sequence)
主引导记录
启动程序会读取启动设备的第一个扇区,也就是读取最前面的512个字节,这最前面的512个字节,就叫做"主引导记录"(Master boot record,缩写为MBR)
主引导记录的结构
- 第1-446字节:调用操作系统的机器码
- 第447-510字节:分区表(Partition table)
- 第511-512字节:主引导记录签名(0x55和0xAA)
分区表
考虑到每个区可以安装不同的操作系统,"主引导记录"因此必须知道将控制权转交给哪个区
分区表的长度只有64个字节,每个主分区的16个字节,所以只能有4个主分区
- 第1个字节:如果为0x80,就表示该主分区是激活分区,控制权要转交给这个分区。四个主分区里面只能有一个是激活的。
- 第2-4个字节:主分区第一个扇区的物理位置(柱面、磁头、扇区号等等)。
- 第5个字节:主分区类型。
- 第6-8个字节:主分区最后一个扇区的物理位置。
- 第9-12字节:该主分区第一个扇区的逻辑地址。
- 第13-16字节:主分区的扇区总数。
硬盘启动
这时,计算机的控制权就要转交给硬盘的某个分区了,这里又分成三种情况
卷引导记录
四个主分区里面,只有一个是激活的。计算机会读取激活分区的第一个扇区,叫做"卷引导记录"(Volume boot record,缩写为VBR)
扩展分区和逻辑分区
随着硬盘越来越大,四个主分区已经不够了,需要更多的分区。
- 但是,分区表只有四项,因此规定有且仅有一个区可以被定义成"扩展分区"(Extended partition)
- 所谓"扩展分区",就是指这个区里面又分成多个区。这种分区里面的分区,就叫做"逻辑分区"(Logical partition)
- 计算机先读取扩展分区的第一个扇区,叫做"扩展引导记录"(Extended boot record,缩写为EBR)
启动管理器
在这种情况下,计算机读取"主引导记录"前面446字节的机器码之后,不再把控制权转交给某一个分区,而是运行事先安装的"启动管理器"(boot loader),由用户选择启动哪一个操作系统
操作系统
控制权转交给操作系统后,操作系统的内核首先被载入内存,然后是一系列初始化工作
操作系统的初始化流程参考Linux的启动流程
参考
计算机是如何启动的
Linux的启动流程
Linux守护进程详解(init.d和xinetd)
Linux学习之/etc/init.d/functions详解
linux下的initlog
linux开机脚本示例