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計算機是如何啟動的？

作者： 阮一峰

日期： 2013年2月16 日

從打開電源到開始操作，計算機的啟動是一個非常復雜的過程。

我一直搞不清楚，這個過程到底是怎么回事，只看見屏幕快速滾動各種提示 這幾

天，我查了一些資料，試圖搞懂它。下面就是我整理的筆記。

零、boot 的含義

先問一個問題，"啟動"用英語怎么說？

回答是boot 。可是，boot 原來的意思是靴子，"啟動"與靴子有什么關系呢？ 原來，這

里的boot是bootstrap (鞋帶)的縮寫，它來自一句諺語：

"pull oneself up by one's bootstraps"

字面意思是"拽著鞋帶把自己拉起來"，這當然是不可能的事情。最早的時候，工程師

們用它來比喻，計算機啟動是一個很矛盾的過程：必須先運行程序，然后計算機才能

啟動，但是計算機不啟動就無法運行程序！

早期真的是這樣，必須想盡各種辦法，把一小段程序裝進內存，然后計算機才能正常

運行。所以，工程師們把這個過程叫做"拉鞋帶"，久而久之就簡稱為boot 了。

計算機的整個啟動過程分成四個階段。

一、第一階段：BIOS

上個世紀70年代初，"只讀內存" (read-only memory ，縮寫為ROM )發明，開機程

序被刷入ROM芯片，計算機通電后，第一件事就是讀取它。

這塊芯片里的程序叫做"基本輸出輸入系統" (Basic Input/Output Sy stem )，簡稱

為BIOS 。

1 .1 硬件自檢

BIOS程序首先檢查，計算機硬件能否滿足運行的基本條件，這叫做"硬件自

檢" (Power-On Self-T est )，縮寫為POST 。

如果硬件出現問題，主板會發出不同含義的蜂鳴，啟動中止。如果沒有問題，屏幕就

會顯示出CPU、內存、硬盤等信息。

1 .2 啟動順序

硬件自檢完成后，BIOS把控制權轉交給下一階段的啟動程序。

這時，BIOS需要知道，"下一階段的啟動程序"具體存放在哪一個設備。也就是說，

BIOS需要有一個外部儲存設備的排序，排在前面的設備就是優先轉交控制權的設備。

這種排序叫做"啟動順序" (Boot Sequence )。

打開BIOS的操作界面，里面有一項就是"設定啟動順序" 。

二、第二階段：主引導記錄

BIOS按照"啟動順序"，把控制權轉交給排在第一位的儲存設備。

這時，計算機讀取該設備的第一個扇區，也就是讀取最前面的512個字節。如果這512

個字節的最后兩個字節是0x 55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，控制權于是被轉交給"啟動順序" 中的下一個設備。

這最前面的512個字節，就叫做"主引導記錄" (Master boot record，縮寫為MBR )。

2.1 主引導記錄的結構

"主引導記錄"只有512個字節，放不了太多東西。它的主要作用是，告訴計算機到硬盤

的哪一個位置去找操作系統。

主引導記錄由三個部分組成：

(1) 第 1-446字節 ：調用操作系統 的機器碼 。

(2) 第 447-510字節 ：分 區表 (Partition table)。

(3) 第 511-512字節 ：主 引導記錄簽名 (0x55和 0xAA)。

其中，第二部分"分區表" 的作用，是將硬盤分成若干個區。

2.2 分區表

硬盤分區有很多好處。考慮到每個區可以安裝不同的操作系統，"主引導記錄" 因此必

須知道將控制權轉交給哪個區。

分區表的長度只有64個字節，里面又分成四項，每項16個字節。所以，一個硬盤最多

只能分四個一級分區，又叫做"主分

總結

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