操作系统引导过程
BIOS，英文“Basic Input Output System”，中文“基本输入输出系统”。百度百科中的解释如下：
它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的 基本输入输出的程序 、 开机后自检程序 和 系统自启动程序 ，它可从CMOS中读写系统设置的具体信息。 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。
BIOS保存在ROM芯片中，系统上电后第一件事就是运行BIOS程序（这不是必须的）。
疑问：计算机CPU如何在上电之后直接运行BIOS呢？
答：对于x86系列的CPU，一加电就将指令寄存器设置为：0xFFFF0000，表示CPU开始从0xFFFF0000这个内存中取出一条指令执行，通常在0xFFFF0000处是一条地址转跳指令，转向BIOS的入口。
1.2 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。如果硬件出现问题，主板会发出不同含义的蜂鸣，启动中止。
1.3 加载引导扇区
BIOS设置里有一个选项是Boot Sequence，可以设置外部存储设备的启动顺序，排在前面的设备就是优先转交控制权的设备。
硬件自检完成后，BIOS的主要工作就是加载引导扇区。BIOS根据Boot Sequence中的顺序，将最前面的存储设备的引导扇区的内容加载到内存中，并跳转到引导程序的第一条指令。
BIOS将所检查外部存储设备的第一个扇区（512B）载入内存，放在0x00007C00处，如果一个扇区的最后两个字节是“55 AA”，那么这就是一个引导扇区，这个外部存储设备也就是一块可引导盘。通常这个大小为512B的程序就称为引导程序（boot）。如果最后两个字节不是“55 AA”，那么BIOS就检查下一个外部存储设备。如果没有其他启动介质，则显示 ”No ROM BASIC” ，然后死机。
第二阶段：MBR
2.1 何为MBR？
MBR，英文“Master Boot Record”，中文“主引导记录”。MBR为存储设备的第一个扇区，也就是该存储设备的最前面的512字节。
计算机读取MBR的512字节内容，如果这512个字节的最后两个字节是0x55和0xAA，表明这个设备可以用于启动；如果不是，表明设备不能用于启动，控制权于是被转交给”启动顺序”中的下一个设备。
2.2 MBR结构
MBR的主要作用是告诉计算机到存储设备的哪个位置去找操作系统。主要由三部分组成：
- 第1-446字节：调用操作系统的机器码。
- 第447-510字节：硬盘分区表（Disk Partition Table，DPT），将硬盘分成若干分区。
- 第511-512字节：主引导记录签名（0x55和0xAA）。
2.3 分区表
MBR中的分区表长度只有64个字节，里面分成4项，每项16个字节，所以一个硬盘最多只能分四个一级分区，又叫做”主分区”。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。
每个主分区的16个字节，由6个部分组成：
- 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。
2.4 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）。它里面也包含一张64字节的分区表，但是最多只有两项（也就是两个逻辑分区）。
计算机接着读取第二个逻辑分区的第一个扇区，再从里面的分区表中找到第三个逻辑分区的位置，以此类推，直到某个逻辑分区的分区表只包含它自身为止（即只有一个分区项）。因此，扩展分区可以包含无数个逻辑分区。
第三阶段：硬盘启动
计算机的控制权就要转交给硬盘的某个分区了。
3.1 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，也可称为分区引导记录，Partition Boot Record，缩写为PBR）。
“卷引导记录”的主要作用是，寻找激活分区根目录下的NTLDR（XP）、bootmgr（Win7 above）、grldr（Grub）、btldr.mbr（BootLink）等可用于引导的程序。
3.2 启动管理器
“启动管理器”（boot loader）是系统预先安装的程序，由用户选择启动哪一个操作系统。”卷引导记录”搜索到激活分区中的”启动管理器”，将控制权交给”启动管理器”运行。
“启动管理器”寻找激活分区中的启动配置数据（如：Win7中的BCD文件、XP中的boot.ini文件），根据启动配置数据，在显示器上显示多操作系统选择画面。选择相应的操作系统，控制权交给操作系统。
Linux环境中，目前最流行的启动管理器是Grub。在windows下为启动管理器bootmgr（xp中的ntldr文件）。
第四阶段：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。
以Win7系统为例，整个操作系统引导过程如下：
1、电脑开机，启动BIOS进行自检；
2、BIOS寻找主引导记录MBR；
3、MBR读取硬盘分区表DPT，找到活动分区，找到活动分区中的分区引导记录PBR，并且把控制权交给PBR；
4、PBR搜索活动区中的启动管理器bootmgr，PBR把控制权交给bootmgr；
5、Bootmgr寻找活动分区中的boot文件夹中的BCD文件；
6、Bootmgr首先从BCD 中读取启动管理器bootmgr菜单的语言版本信息，然后再调用BOOTMGR与相应语言的BOOTMGR.EXE.MUI （在boot文件夹对应语言文件夹中）组成相应语言的启动菜单，之后在显示器上显示多操作系统选择画面。
7、如果存在多个操作系统而且系统设置的等待时间不是0，那么屏幕就显示多个操作系统的选择界面。如果没有多系统，那么直接进入windows 7系统，不显示选择界面。
8、选择windows 7系统后，bootmgr就会读取BCD里win7系统所在的盘里的windows/system32/winload.exe文件，并且将控制权交给winload.exe。
9、Winload.exe加载windows7内核、硬件、服务等，之后加载桌面等信息，从而启动整个windows 7系统。
上面几步可以概括一下就是：BIOS–MBR–DPT–PBR–Bootmgr–BCD–系统选择界面—选择windows7——Winload.exe—-内核加载等 –启动整个windows7系统
正文到此结束
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