计算机开机启动流程详解
一、BIOS
1、BIOS是什么
BIOS：基本輸入輸出系統(tǒng)（Basic Input Output System），它是一組固化到計算機內(nèi)主板上一個ROM（Read-Only Memory）只讀存儲器，不需要供電就可保持數(shù)據(jù)不丟失芯片上的程序，BIOS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、開機上電自檢程序和系統(tǒng)啟動自檢程序。
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2、BIOS的功能及作用
a、POST上電自檢及初始化：執(zhí)行不同初始化和計算機硬件檢測的函數(shù)或例程，開機后BIOS最先被啟動，然后它會對電腦的硬件設備（CPU、640K基本內(nèi)存（640K BASE MEMORY）、1MB以上擴展內(nèi)存（EXTEND MEMORY）、ROM（READ-ONLY MEMORY，只讀存儲器）、主板、CMOS存儲器、串口、并口、顯卡、軟盤子系統(tǒng)、硬盤子系統(tǒng)、鍵盤）進行完全徹底的檢驗和測試
b、BIOS?系統(tǒng)操作系統(tǒng)啟動程序：完成?POST?自檢后，?ROM BIOS?將按照系統(tǒng)?CMOS?設置中的啟動順序搜尋軟硬盤驅(qū)動器及?CDROM?、網(wǎng)絡服務器等有效的啟動驅(qū)動器?，讀入操作系統(tǒng)引導記錄，然后將系統(tǒng)控制權交給引導記錄，由引導記錄完成系統(tǒng)的啟動。?
c、BIOS?中斷服務程序：開機時，BIOS會告訴CPU各硬件設備的中斷號，當用戶發(fā)出使用某個設備的指令后，CPU就根據(jù)中斷號使用相應的硬件完成工作，再根據(jù)中斷號跳回原來的工作。
d、程序服務：BIOS直接與計算機的I/O(Input/Output，即輸入/輸出)設備打交道，通過特定的數(shù)據(jù)端口發(fā)出命令，傳送或接收各種外部設備的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)軟件程序?qū)τ布闹苯硬僮?/p>
BIOS 系統(tǒng)設置程序： 機器部件的配置情況是存放在一塊可讀寫的 CMOS RAM 芯片中的，它保存著系統(tǒng) CPU 、軟硬盤驅(qū)動器、顯示器、鍵盤等部件的信息。 關機后，系統(tǒng)通過一塊后備電池向 CMOS 供電以保持其中的信息。如果 CMOS 中關于微機的配置信息不正確，會導致系統(tǒng)性能降低、零部件不能識別，并由此引發(fā)一系統(tǒng)的軟硬件故障
二、CMOS
1、CMOS是什么
CMOS：（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）主板上的一塊可讀寫的?RAM?芯片， CMOS用來保存計算機基本啟動信息（如日期、時間、啟動設置等）和當前系統(tǒng)的硬件配置和用戶某些參數(shù)的設定的芯片，CMOS的特性是可讀寫的，因此在電腦的主板上是用來保存BIOS的設置電腦硬件參數(shù)的數(shù)據(jù)，這個芯片僅僅用來存儲數(shù)據(jù)，CMOS是靠主板上的紐扣電池供電的，就算主機斷電也能保存數(shù)據(jù)。CMOS芯片一般被集成在南北橋芯片組里面。
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2、CMOS芯片中存儲了哪些數(shù)據(jù)
CPU的類型、內(nèi)存的容量與類型、硬盤的類型和基本的參數(shù)
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3、BIOS和CMOS的區(qū)別、聯(lián)系
聯(lián)系：BIOS中的系統(tǒng)設置程序是完成CMOS參數(shù)設置的手段，即通過BIOS設置程序?qū)MOS參數(shù)進行設置。CMOS既是BIOS設置系統(tǒng)參數(shù)的存放場所，又是BIOS設置系統(tǒng)參數(shù)的結果。
區(qū)別： bios保存系統(tǒng)的重要信息和設置系統(tǒng)參數(shù)的設置程序（BIOSSetup程序)，而cmos是主板上的一塊可讀寫的RAM芯片，里面裝的是關于系統(tǒng)配置的具體參數(shù)，其內(nèi)容可通過設置程序進行讀寫。
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三、EC
EC（Embed Controller，嵌入式控制權）又稱開機控制芯片
1、EC是什么？
EC是一個16位單片機，它內(nèi)部本身也有一定容量的Flash來存儲EC的代碼。由于早期的EC主要管控鍵盤，所以也稱KBC（KeyBoard Controller，鍵盤控制器）。EC在系統(tǒng)中的地位絕不次于南北橋，在系統(tǒng)開啟的過程中，EC控制著絕大多數(shù)重要信號的時序。
在筆記本中，EC是一直開著的，無論你是在開機或者是關機狀態(tài)，除非你把電池和Adapter完全卸除。 在關機狀態(tài)下，EC一直保持運行，并在等待用戶的開機信息。而在開機后，EC更作為鍵盤控制器，充電指示燈以及風扇等設備的控制，它甚至控制著系統(tǒng)的待機、休眠等狀態(tài)。
2、EC的作用
在系統(tǒng)關機的時候，只有RTC（實時時鐘）部分和EC部分在運行。RTC部分維持著計算機的時鐘和CMOS設置信息，而EC則在等待用戶按開機鍵。在檢測到用戶按開機鍵后，EC會通知整個系統(tǒng)把電源打開，CPU被RESET后，會去讀BIOS內(nèi)一個特定地址內(nèi)的指令（其實是一個跳轉(zhuǎn)指令，這個地址是由CPU硬件設定的）。在CPU讀到所發(fā)出的地址內(nèi)的指令后，執(zhí)行它被RESET后的第一個指令。在這個系統(tǒng)中，EC起到了橋接BIOS和南橋（或者說整個系統(tǒng)）的作用。 EC是一個單獨的處理器，在開機前和開機過程中對整個系統(tǒng)起著全局的管理。而BIOS是在等EC把內(nèi)部的物理環(huán)境初始化后才開始運行的。如果說BIOS 是底層系統(tǒng)的話，那EC 似乎更加底層。 在南橋上還有一個功能塊就是電源管理單元（PM，Power Management）。 一般來說，他和EC來共同配合完成。這里包括從開機（power button）鍵按下后，啟動，待機，休眠，關機的全部功能。還包括對背光亮度，聲音等的控制等等。 至于現(xiàn)在Intel的Speed Step技術，也有部分功能是透過南橋來實現(xiàn)的（南橋發(fā)送SLP、STPCLK（sleep，Stop Clock）來實現(xiàn)睡眠、深睡眠等）。 (Embedded Controller，嵌入式控制器)在一組特定系統(tǒng)中，新增到固定位置，完成一定任務的控制裝置就稱為嵌入式控制器。
參考網(wǎng)址：https://blog.csdn.net/maomaovv/article/details/1549819
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四、計算機開機啟動流程
Stage1：加電開機
按下電源的開關，電源馬上開始向主板和其它的設別開始供電，但此時的電壓還不是很穩(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)下，當芯片組檢測到電源已經(jīng)開始穩(wěn)定的供電了（從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過程中只需要一瞬間即可），芯片組則開始撤去reset信號，CPU馬上開始從FFFF0H出執(zhí)行指令，這個地址是在系統(tǒng)的BIOS的地址范圍內(nèi)，其實放在這里的只是一條跳轉(zhuǎn)指令，指向BIOS中真正的啟動代碼地方。
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Stage2：BIOS啟動，POST自檢（Power-On-self-test）
BIOS啟動后，第一件事情就是執(zhí)行POST自檢階段，主要針對系統(tǒng)的一些關鍵設備是否存在或者是功能是否正常，如：內(nèi)存、顯卡等，如果在POST過程中系統(tǒng)設備存在致命的問題，BIOS將會發(fā)出聲音來報告檢測過程中出現(xiàn)的錯誤，聲音的長短及次數(shù)對應著系統(tǒng)的錯誤類型。POST過程會非常快速，對用戶幾乎感覺不出來。
顯卡初始化：在POST過程中，BIOS會去查找顯卡的BIOS，并且去調(diào)用顯卡BIOS的代碼，由顯卡BIOS去初始化顯卡，這個時候顯示器一般會顯示一些初始化的信息，同時系統(tǒng)BIOS也會去查找其它設備的BIOS，分別調(diào)用她們的初始化代碼來初始化設備。
BIOS報錯聲音對應鏈接：https://baike.baidu.com/item/BIOS%E6%8A%A5%E8%AD%A6%E5%A3%B0/4231622?fr=aladdin
總之：如果硬件出現(xiàn)問題，主板會發(fā)出不同的蜂鳴，啟動中止，如果沒有問題，則顯示器會顯示相關信息。
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Stage3：啟動順序
硬件自檢結束后，BIOS這個時候?qū)⒖刂茩嘟唤o下一階段的啟動程序，但是這個時候BIOS需要知道“下一個階段要啟動的程序具體放在了哪一個設備上”也就是我們平時說的BIOS下的啟動順序，但排在第一位的是優(yōu)先轉(zhuǎn)交的設備，這個叫做啟動順序。
啟動順序，我們?nèi)粘９ぷ髦锌梢蚤_機進入BIOS的去調(diào)節(jié)啟動設備的優(yōu)先級。
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Stage4：主引導記錄
BIOS按照設定好的啟動順序，將控制權交給排在第一位的存儲設備，即開始從第一位設備中讀取設備的MBR，并且將程序放在0x7c000的內(nèi)存地址位中。
MBR：存儲設備中的第一個扇區(qū)，磁盤最前面的512Byte，稱為“主引導扇區(qū)”（Master boot record，縮寫為MBR）
這個時候計算機會去讀取該設備的第一個扇區(qū)，也就是讀取最前面的512個字節(jié)。如果這512個字節(jié)的最后兩個字節(jié)是0x55和0xAA，表明這個設備可以用于啟動；如果不是，表明設備不能用于啟動，BIOS會繼續(xù)去找下一個設備，并將控制權轉(zhuǎn)交給”啟動順序”中的下一個設備。
主引導記錄（MBR）的結構組成：
MBR很小，只有512字節(jié)，存放程序很小，其主要作用是：告訴計算機在哪一個位置去找操作系統(tǒng)。
主引導記錄由三個部分組成：
1、1-446字節(jié)：調(diào)用操作系統(tǒng)的程序
2、447-520字節(jié)：分區(qū)表
3、511-512字節(jié)：主引導記錄的簽名（0x55和0xAA）
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分區(qū)表：
硬盤分區(qū)有很多好處。考慮到每個區(qū)可以安裝不同的操作系統(tǒng)，”主引導記錄”因此必須知道將控制權轉(zhuǎn)交給哪個區(qū)。
分區(qū)表的長度只有64個字節(jié)，里面又分成四項，每項16個字節(jié)。所以，一個硬盤最多只能分四個一級分區(qū)，又叫做”主分區(qū)”。
每個主分區(qū)的16個字節(jié)，由6個部分組成：
（1） 第1個字節(jié)：如果為0x80，就表示該主分區(qū)是激活分區(qū)，控制權要轉(zhuǎn)交給這個分區(qū)。四個主分區(qū)里面只能有一個是激活的。
（2） 第2-4個字節(jié)：主分區(qū)第一個扇區(qū)的物理位置（柱面、磁頭、扇區(qū)號等等）。
（3） 第5個字節(jié)：主分區(qū)類型。
（4） 第6-8個字節(jié)：主分區(qū)最后一個扇區(qū)的物理位置。
（5） 第9-12字節(jié)：該主分區(qū)第一個扇區(qū)的邏輯地址。
（6） 第13-16字節(jié)：主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)。
注：最后的四個字節(jié)（”主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)”），決定了這個主分區(qū)的長度。也就是說，一個主分區(qū)的扇區(qū)總數(shù)最多不超過2的32次方。
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Stage5：硬盤啟動
這時，計算機要將控制權轉(zhuǎn)交給硬盤的某個分區(qū)，但是分區(qū)又會出現(xiàn)幾種情況：
1、卷引導記錄
四個分區(qū)中，只有一個是激活的，計算機開始讀取激活的第一個扇區(qū)，叫“卷引導記錄"（Volume boot record，縮寫為VBR）
卷引導記錄主要作用：告訴計算機，操作系統(tǒng)在這個分區(qū)，可以開始加載操作系統(tǒng)
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2、擴展分區(qū)和邏輯分區(qū)
擴展分區(qū)：分區(qū)表只有四項，因此規(guī)定有且僅有一個區(qū)可以被定義成”擴展分區(qū)”（Extended partition）。可以在擴展分區(qū)中繼續(xù)分區(qū)
邏輯分區(qū)：指在擴展區(qū)里面又分成多個區(qū)。這種分區(qū)里面的分區(qū)，就叫做”邏輯分區(qū)”（logical partition）
計算機先讀取擴展分區(qū)的第一個扇區(qū)，叫做”擴展引導記錄”（Extended boot record，縮寫為EBR）。它里面也包含一張64字節(jié)的分區(qū)表，但是最多只有兩項（也就是兩個邏輯分區(qū)）。
計算機接著讀取第二個邏輯分區(qū)的第一個扇區(qū)，再從里面的分區(qū)表中找到第三個邏輯分區(qū)的位置，以此類推，直到某個邏輯分區(qū)的分區(qū)表只包含它自身為止（即只有一個分區(qū)項）。因此，擴展分區(qū)可以包含無數(shù)個邏輯分區(qū)。
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3、啟動管理器
在這種情況下，計算機讀取”主引導記錄”前面446字節(jié)的機器碼之后，不再把控制權轉(zhuǎn)交給某一個分區(qū)，而是運行事先安裝的”啟動管理器”（boot loader），由用戶選擇啟動哪一個操作系統(tǒng)。
Boot loader：是在操作系統(tǒng)內(nèi)核運行之前運行。可以初始化硬件設備、建立內(nèi)存空間映射圖，從而將系統(tǒng)的軟硬件環(huán)境帶到一個合適狀態(tài)，以便為最終調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)核準備好正確的環(huán)境
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Stage6：操作系統(tǒng)啟動
控制權轉(zhuǎn)交給操作系統(tǒng)后，操作系統(tǒng)的內(nèi)核被載入內(nèi)存。
以Linux系統(tǒng)為例，先載入/boot目錄下面的kernel。內(nèi)核加載成功后，第一個運行的程序是/sbin/init。它根據(jù)配置文件（Debian系統(tǒng)是/etc/initab）產(chǎn)生init進程。這是Linux啟動后的第一個進程，pid進程編號為1，其他進程都是它的后代。
然后，init線程加載系統(tǒng)的各個模塊，比如窗口程序和網(wǎng)絡程序，直至執(zhí)行/bin/login程序，跳出登錄界面，等待用戶輸入用戶名和密碼。
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轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/shao-ye/p/11202680.html
總結
以上是生活随笔為你收集整理的计算机开机启动流程详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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