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计算机启动的时候，OS都干了啥事。

news 2025/7/3 22:17:41

建议在电脑上看，手机上格式有点问题，认真读，这方面没问题的，肝了一天。

一.计算机启动直观图

在这里插入图片描述

二.步骤详解

1.开机阶段

当按下电源按钮，电源供应器开始为各个硬件组件供电。此时，CPU重置，从固定的内存地址开始执行代码。这个阶段主要涉及硬件初始化，但还没有进入BIOS或UEFI代码的执行。

a.电源接通：主板、CPU、内存等硬件开始供电。
b.CPU重置：CPU从固定地址（如x86的0xFFFF0）开始执行代码（BIOS入口）。
c.时钟与总线初始化：主板芯片组初始化时钟信号和总线协议（如PCIe）。

2.执行BIOS阶段

BIOS（Basic Input Output System基本输入输出系统）存储在主板上的ROM中，CPU在重置后会跳转到BIOS的入口地址（通常是0xFFFF0），BIOS负责进行POST（Power-On Self Test）。
CPU重置后PC指向的内存地址就是BIOS，且是ROM内存(ROM和RAM一起编制组成内存)。此后CPU开始按照该内存地区中的指令一步步执行，如检测硬件设备如内存、硬盘、键盘等是否正常。POST完成后，BIOS会按照预设的启动顺序（Boot Order）查找可启动设备(如硬盘)。：

a.硬件检测：检查内存、硬盘、键盘等关键设备是否正常，异常则通过蜂鸣器或屏幕提示报错。
b.中断初始化：初始化中断向量表（如INT 0x19用于加载引导程序）。
c.读取CMOS设置：按预设启动顺序（Boot Order）查找可启动设备（如硬盘、USB）。
d.加载引导扇区：从选中设备的第一个扇区（磁盘中的MBR）读取512字节到内存0x7C00。

注意：中断向量表（IVT）是计算机中用于处理中断和异常的数据结构，记录了每个中断号对应的处理程序地址。在启动过程中，BIOS阶段会初始化中断向量表，以便硬件中断能被正确处理。

3.执行引导记录（MBR）阶段

BIOS找到启动设备后，会读取该设备的第一个扇区（即MBR，主引导记录），大小为512字节。MBR包含引导加载程序（引导加载PBR用的）和分区表。引导加载程序的任务是加载更复杂的引导程序（活动分区中的PBR），或者直接加载操作系统内核，然后将控制权交给操作系统。分区表则是记录了硬盘的分区信息。
当CPU执行完BIOS程序之后，MBR内容已经载内存中了，CPU随之解析其内容并执行其一些列指令，如加载操作系统：

a.解析MBR结构
引导代码(446字节)：加载并执行后续引导程序PBR用的。
分区表（64字节）：定义4个主分区信息（起始扇区、大小、类型等）。
签名（2字节0x55AA）：验证MBR有效性。
b.引导加载程序（用于加载PBR）
加载第二阶段引导程序PBR，或直接加载操作系统内核。
切换至保护模式：设置GDT（全局描述符表）和IDT（中断描述符表）。
传递内核参数：如根文件系统位置（root=/dev/sda1）。

注意：PBR（分区引导记录）位于每个分区的第一个扇区，用于加载该分区内的操作系统。
注意：MBR中存储的是用于引导加载PBR的引导程序，即操作系统的引导过程由MBR中的引导代码启动，然后跳转到活动分区的PBR执行进一步引导。
注意：

4.操作系统加载与初始化

当MBR中的引导程序将PBR引导程序加载到内存时候,CPU会执行PBR中的一系列指令完成对操作系统的加载和初始化。

a.内核加载与初始化
内核加载：引导程序将内核映像（如vmlinuz）加载到内存.
内核初始化：
1.初始化关键数据结构：GDT/IDT（定义内存段和中
断处理程序），页表（启用分页机制）。
2.硬件探测与驱动加载：识别CPU、内存、磁盘控制
器等，加载驱动程序。
3.根文件系统挂载：根据引导参数挂载根分区。
b.用户空间初始化
启动init进程：内核启动第一个用户进程（PID=1）。
执行初始化脚本：如挂载文件系统，启动系统服务。
登录界面就绪：启动显示管理器。