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打開(kāi)電源啟動(dòng)機(jī)器幾乎是電腦愛(ài)好者每天必做的事情，面對(duì)屏幕上出現(xiàn)的一幅幅啟動(dòng)畫面，我們一點(diǎn)兒也不會(huì)感到陌生，但是，計(jì)算機(jī)在顯示這些啟動(dòng)畫面時(shí)都做了些什么工作呢？相信有的朋友還不是很清楚，本文就來(lái)介紹一下從打開(kāi)電源到出現(xiàn)Windows的藍(lán)天白云時(shí)，計(jì)算機(jī)到底都干了些什么事情。
首先讓我們來(lái)了解一些基本概念。第一個(gè)是大家非常熟悉的BIOS（基本輸入輸出系統(tǒng)），BIOS是直接與硬件打交道的底層代碼，它為操作系統(tǒng)提供了控制硬件設(shè)備的基本功能。BIOS包括有系統(tǒng)BIOS（即常說(shuō)的主板BIOS）、顯卡BIOS和其它設(shè)備（例如IDE控制器、SCSI卡或網(wǎng)卡等）的BIOS，其中系統(tǒng)BIOS是本文要討論的主角，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程正是在它的控制下進(jìn)行的。BIOS一般被存放在ROM(只讀存儲(chǔ)芯片)之中，即使在關(guān)機(jī)或掉電以后，這些代碼也不會(huì)消失。
第二個(gè)基本概念是內(nèi)存的地址，我們的機(jī)器中一般安裝有32MB、64MB或128MB內(nèi)存，這些內(nèi)存的每一個(gè)字節(jié)都被賦予了一個(gè)地址，以便CPU訪問(wèn)內(nèi)存。32MB的地址范圍用十六進(jìn)制數(shù)表示就是0～1FFFFFFH，其中0～FFFFFH的低端1MB內(nèi)存非常特殊，因?yàn)樽畛醯?086處理器能夠訪問(wèn)的內(nèi)存最大只有1MB，這1MB的低端640KB被稱為基本內(nèi)存，而A0000H～BFFFFH要保留給顯示卡的顯存使用，C0000H～FFFFFH則被保留給BIOS使用，其中系統(tǒng)BIOS一般占用了最后的64KB或更多一點(diǎn)的空間，顯卡BIOS一般在C0000H～C7FFFH處，IDE控制器的BIOS在C8000H～CBFFFH處。
好了，下面我們就來(lái)仔細(xì)看看計(jì)算機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程吧。
第一步： 當(dāng)我們按下電源開(kāi)關(guān)時(shí)，電源就開(kāi)始向主板和其它設(shè)備供電，此時(shí)電壓還不太穩(wěn)定，主板上的控制芯片組會(huì)向CPU發(fā)出并保持一個(gè)RESET（重置）信號(hào)，讓CPU內(nèi)部自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，但CPU在此刻不會(huì)馬上執(zhí)行指令。當(dāng)芯片組檢測(cè)到電源已經(jīng)開(kāi)始穩(wěn)定供電了（當(dāng)然從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過(guò)程只是一瞬間的事情），它便撤去RESET信號(hào)（如果是手工按下計(jì)算機(jī)面板上的Reset按鈕來(lái)重啟機(jī)器，那么松開(kāi)該按鈕時(shí)芯片組就會(huì)撤去RESET信號(hào)），CPU馬上就從地址FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行指令，從前面的介紹可知，這個(gè)地址實(shí)際上在系統(tǒng)BIOS的地址范圍內(nèi)，無(wú)論是Award BIOS還是AMI BIOS，放在這里的只是一條跳轉(zhuǎn)指令，跳到系統(tǒng)BIOS中真正的啟動(dòng)代碼處。
第二步： 系統(tǒng)BIOS的啟動(dòng)代碼首先要做的事情就是進(jìn)行POST（Power－On Self Test，加電后自檢），POST的主要任務(wù)是檢測(cè)系統(tǒng)中一些關(guān)鍵設(shè)備是否存在和能否正常工作，例如內(nèi)存和顯卡等設(shè)備。由于POST是最早進(jìn)行的檢測(cè)過(guò)程，此時(shí)顯卡還沒(méi)有初始化，如果系統(tǒng)BIOS在進(jìn)行POST的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了一些致命錯(cuò)誤，例如沒(méi)有找到內(nèi)存或者內(nèi)存有問(wèn)題（此時(shí)只會(huì)檢查640K常規(guī)內(nèi)存），那么系統(tǒng)BIOS就會(huì)直接控制喇叭發(fā)聲來(lái)報(bào)告錯(cuò)誤，聲音的長(zhǎng)短和次數(shù)代表了錯(cuò)誤的類型。在正常情況下，POST過(guò)程進(jìn)行得非�？�，我們幾乎無(wú)法感覺(jué)到它的存在，POST結(jié)束之后就會(huì)調(diào)用其它代碼來(lái)進(jìn)行更完整的硬件檢測(cè)。
第三步： 接下來(lái)系統(tǒng)BIOS將查找顯卡的BIOS，前面說(shuō)過(guò)，存放顯卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常設(shè)在C0000H處，系統(tǒng)BIOS在這個(gè)地方找到顯卡BIOS之后就調(diào)用它的初始化代碼，由顯卡BIOS來(lái)初始化顯卡，此時(shí)多數(shù)顯卡都會(huì)在屏幕上顯示出一些初始化信息，介紹生產(chǎn)廠商、圖形芯片類型等內(nèi)容，不過(guò)這個(gè)畫面幾乎是一閃而過(guò)。系統(tǒng)BIOS接著會(huì)查找其它設(shè)備的BIOS程序，找到之后同樣要調(diào)用這些BIOS內(nèi)部的初始化代碼來(lái)初始化相關(guān)的設(shè)備。
第四步： 查找完所有其它設(shè)備的BIOS之后，系統(tǒng)BIOS將顯示出它自己的啟動(dòng)畫面，其中包括有系統(tǒng)BIOS的類型、序列號(hào)和版本號(hào)等內(nèi)容。
第五步： 接著系統(tǒng)BIOS將檢測(cè)和顯示CPU的類型和工作頻率，然后開(kāi)始測(cè)試所有的RAM，并同時(shí)在屏幕上顯示內(nèi)存測(cè)試的進(jìn)度，我們可以在CMOS設(shè)置中自行決定使用簡(jiǎn)單耗時(shí)少或者詳細(xì)耗時(shí)多的測(cè)試方式。
第六步： 內(nèi)存測(cè)試通過(guò)之后，系統(tǒng)BIOS將開(kāi)始檢測(cè)系統(tǒng)中安裝的一些標(biāo)準(zhǔn)硬件設(shè)備，包括硬盤、CD－ROM、串口、并口、軟驅(qū)等設(shè)備，另外絕大多數(shù)較新版本的系統(tǒng)BIOS在這一過(guò)程中還要自動(dòng)檢測(cè)和設(shè)置內(nèi)存的定時(shí)參數(shù)、硬盤參數(shù)和訪問(wèn)模式等。
第七步： 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備檢測(cè)完畢后，系統(tǒng)BIOS內(nèi)部的支持即插即用的代碼將開(kāi)始檢測(cè)和配置系統(tǒng)中安裝的即插即用設(shè)備，每找到一個(gè)設(shè)備之后，系統(tǒng)BIOS都會(huì)在屏幕上顯示出設(shè)備的名稱和型號(hào)等信息，同時(shí)為該設(shè)備分配中斷、DMA通道和I/O端口等資源。
第八步： 到這一步為止，所有硬件都已經(jīng)檢測(cè)配置完畢了，多數(shù)系統(tǒng)BIOS會(huì)重新清屏并在屏幕上方顯示出一個(gè)表格，其中概略地列出了系統(tǒng)中安裝的各種標(biāo)準(zhǔn)硬件設(shè)備，以及它們使用的資源和一些相關(guān)工作參數(shù)。
第九步： 接下來(lái)系統(tǒng)BIOS將更新ESCD（Extended System Configuration Data，擴(kuò)展系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)）。ESCD是系統(tǒng)BIOS用來(lái)與操作系統(tǒng)交換硬件配置信息的一種手段，這些數(shù)據(jù)被存放在CMOS（一小塊特殊的RAM，由主板上的電池來(lái)供電）之中。通常ESCD數(shù)據(jù)只在系統(tǒng)硬件配置發(fā)生改變后才會(huì)更新，所以不是每次啟動(dòng)機(jī)器時(shí)我們都能夠看到“Update ESCD… Success”這樣的信息，不過(guò)，某些主板的系統(tǒng)BIOS在保存ESCD數(shù)據(jù)時(shí)使用了與Windows 9x不相同的數(shù)據(jù)格式，于是Windows 9x在它自己的啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)把ESCD數(shù)據(jù)修改成自己的格式，但在下一次啟動(dòng)機(jī)器時(shí)，即使硬件配置沒(méi)有發(fā)生改變，系統(tǒng)BIOS也會(huì)把ESCD的數(shù)據(jù)格式改回來(lái)，如此循環(huán)，將會(huì)導(dǎo)致在每次啟動(dòng)機(jī)器時(shí)，系統(tǒng)BIOS都要更新一遍ESCD，這就是為什么有些機(jī)器在每次啟動(dòng)時(shí)都會(huì)顯示出相關(guān)信息的原因。
第十步： ESCD更新完畢后，系統(tǒng)BIOS的啟動(dòng)代碼將進(jìn)行它的最后一項(xiàng)工作，即根據(jù)用戶指定的啟動(dòng)順序從軟盤、硬盤或光驅(qū)啟動(dòng)。以從C盤啟動(dòng)為例，系統(tǒng)BIOS將讀取并執(zhí)行硬盤上的主引導(dǎo)記錄，主引導(dǎo)記錄接著從分區(qū)表中找到第一個(gè)活動(dòng)分區(qū)，然后讀取并執(zhí)行這個(gè)活動(dòng)分區(qū)的分區(qū)引導(dǎo)記錄，而分區(qū)引導(dǎo)記錄將負(fù)責(zé)讀取并執(zhí)行IO.SYS，這是DOS和Windows 9x最基本的系統(tǒng)文件。Windows 9x的IO.SYS首先要初始化一些重要的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，然后就顯示出我們熟悉的藍(lán)天白云，在這幅畫面之下，Windows將繼續(xù)進(jìn)行DOS部分和GUI（圖形用戶界面）部分的引導(dǎo)和初始化工作。
如果系統(tǒng)之中安裝有引導(dǎo)多種操作系統(tǒng)的工具軟件，通常主引導(dǎo)記錄將被替換成該軟件的引導(dǎo)代碼，這些代碼將允許用戶選擇一種操作系統(tǒng)，然后讀取并執(zhí)行該操作系統(tǒng)的基本引導(dǎo)代碼（DOS和Windows的基本引導(dǎo)代碼就是分區(qū)引導(dǎo)記錄）。 上面介紹的便是計(jì)算機(jī)在打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)（或按Reset鍵）進(jìn)行冷啟動(dòng)時(shí)所要完成的各種初始化工作，如果我們?cè)贒OS下按Ctrl＋Alt＋Del組合鍵（或從Windows中選擇重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)）來(lái)進(jìn)行熱啟動(dòng)，那么POST過(guò)程將被跳過(guò)去，直接從第三步開(kāi)始，另外第五步的檢測(cè)CPU和內(nèi)存測(cè)試也不會(huì)再進(jìn)行。我們可以看到，無(wú)論是冷啟動(dòng)還是熱啟動(dòng)，系統(tǒng)BIOS都一次又一次地重復(fù)進(jìn)行著這些我們平時(shí)并不太注意的事情，然而正是這些單調(diào)的硬件檢測(cè)步驟為我們能夠正常使用電腦提供了基礎(chǔ)。
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出處：藍(lán)色理想
責(zé)任編輯：風(fēng)狗
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