操作系統啟動過程簡單分為四部分，從BIOS自檢、系統引導、啟動內核、初始化系統。其中每個部分又分為多個子部分，操作系統的建立是一個相對比較復雜的事情。以下以Linux2.6.32版本為基礎，介紹操作系統啟動過程。

中文名

操作系統啟動過程

分????為程????序

boot strapping,和BIOS

操????作

開機執行BIOS

操作系統啟動過程簡介

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語音

Linux內核是從入口點開始執行的，入口點程序又稱為初始化程序，其任務是為Linux操作系統的運行做好必要的準備，如將內核鏡像(bzimage)在物理地址展開、獲取計算機組成部分的配置參數、建立各種管理用的數據結構、啟動各類守護進程、建立人機交互環境等。

Linux內核是一個駐留在外存中的程序，在運行前必須先將其讀入物理內存。將Linux內核讀入內存的工作成為引導，完成引導的程序被稱為引導程序。引導也是在外存中的程序，所以在運行之前需要將其讀入內存。將引導讀入內存的工作由BIOS(basic input output system)完成。BIOS駐留在非易失存儲器中，不需要引導。

引導程序在linux內核讀入后，將控制權交給內核頭部的實模式初始化程序(main.c)，在實模式下完成初始化工作，再將處理器切換到保護模式，而后轉入解壓程序。解壓程序將內核鏡像解壓到物理地址中，然后把處理器的控制權交給內核首部程序。內核首部程序正式完成內核初始化。

每個過程都執行了自己該做的初始化部分的事情，有些過程又可分為好幾個子過程。接下來，我們就對每個階段做一個詳細分析和講解。

操作系統啟動過程BIOS自檢

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在計算機開機時，boot被自動執行，指引CPU把操作系統從大容量存儲器中傳送到主存儲器的易失區[1]

。BIOS的功能由兩部分組成，分別是POST碼和Runtime服務。POST階段完成后它將從存儲器中被清除，而Runtime服務會被一直保留，用于目標操作系統的啟動。BIOS兩個階段所做的詳細工作如下：

步驟1：上電自檢POST(Power-on self test)，主要負責檢測系統外圍關鍵設備(如：CPU、內存、顯卡、I/O、鍵盤鼠標等)是否正常。例如，最常見的是內存松動的情況，BIOS自檢階段會報錯，系統就無法啟動起來；

步驟2：步驟1成功后，便會執行一段小程序用來枚舉本地設備并對其初始化。這一步主要是根據我們在BIOS中設置的系統啟動順序來搜索用于啟動系統的驅動器，如硬盤、光盤、U盤、軟盤和網絡等。我們以硬盤啟動為例，BIOS此時去讀取硬盤驅動器的第一個扇區(MBR，512字節)，然后執行里面的代碼。實際上這里BIOS并不關心啟動設備第一個扇區中是什么內容，它只是負責讀取該扇區內容、并執行。

至此，BIOS的任務就完成了，此后將系統啟動的控制權移交到MBR部分的代碼。

Linux的啟動是從0xFFFF0地址開始的，該地址位于FLASH memory中，是BIOS的入口。然后會選擇引導設將其第一個扇面(可能是MBR或GRUB)的內容讀到0x7C00處，并跳轉到該位置。

操作系統啟動過程系統引導

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我們首先來了解一下MBR，它是Master Boot Record的縮寫。硬盤的0柱面、0磁頭、1扇區稱為主引導扇區。它由三個部分組成，主引導程序(Bootloader)、 硬盤分區表DPT(Disk Partition table)和硬盤有效標志(55AA)，其結構圖如圖1所示[2]

：

圖1

磁盤分區表包含以下三部分：

1)Partition ID

2)Partition起始磁柱

3)Partition的磁柱數量

引導程序的核心工作是將linux內核從外存讀入內存，并將其放在合適的位置中。Linux的內核被分為三部分；

1)主體部分是在保護模式或64位中運行的內核鏡像(bzimage)，已被壓縮

2)在內核鏡像之前有一段解壓縮程序，用于解壓縮內核

3)文件頭部是一段實模式的初始化程序，用于在實模式運行

由于處理器最開始運行在實模式下，內存空間只有1MB(20位地址總線8086體系)，內存分布如圖2所示：

實模式下內存分布

圖2

引導程序必須將內核的實模式下的初始化程序放在基本內存中，應將內核鏡像放在1MB以上的位置。

同時為了縮減內核規模，實現內核的靈活性和適應性，內核被分為兩部分：基礎部分(bzImage)和擴展部分(busybox等)?；緝群藢崿F內核最基本的管理功能，不隨計算機的變化而變化；擴展功能實現內核一些獨立的模塊(如驅動和文件系統)，會發生變化，被放在initrd中，需要引導程序一并讀入。在qemu中使用 qemu-systems-i386 -kernel bzImage -initrd busybox命令載入基本內核和擴展內核。

這里有必要給大家再多介紹一下initrd：

initrd 的英文含義是 bootloader initialized RAM disk，就是由 boot loader 初始化的內存盤。在 linu2.6內核啟動前，boot loader 會將存儲介質中的 initrd 文件加載到內存，內核啟動時會在訪問真正的根文件系統前先訪問該內存中的 initrd 文件系統。在 boot loader 配置了 initrd 的情況下，內核啟動被分成了兩個階段，第一階段先執行 initrd 文件系統中的init，完成加載驅動模塊等任務，第二階段才會執行真正的根文件系統中的 /sbin/init 進程。

操作系統啟動過程啟動內核

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當處理器離開引導程序的時候，它處于實模式下面，需要執行實模式下面的引導程序后，跳轉到保護模式解壓內核鏡像。

在實模式中，引導程序進行三項工作：

1)收集系統參數

2)設置基本環境

3)切換處理器操作模式

操作系統啟動過程解壓內核

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如前面講到的，linux在內存中的為內存鏡像，需要進行解壓，解壓后需要把內核放在適當的位置。這個位置在老的版本為0x100000(1MB)處，新版本要求在物理內存的0x1000000(16MB)處，這樣可以節省16MB以下的內存空間給DMA使用。借此就進入了保護模式的內核初始化下了。

詞條圖冊

更多圖冊

參考資料

1.

計算機科學概論(Brookshear)

2.

Linux系統啟動過程分析

．www.cnblogs.com．2016-10-20[引用日期2019-07-06]

《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的计算机启动操作系统的过程,操作系统启动过程的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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