这是我最近阅读操作系统书籍以及查阅网上资料获得的收获,技术不牢,如有错误或疑问欢迎各位提出。

1.接电

首先ATX电源接入电,ATX电源先把220V的交流变成了直流(不稳定),然后通过变换器把直流变成交流,最后又把交流变成直流(稳定)输出到主板。

2.启动

当你按动电源键的时候,开关元件会通过物理方式接通电路。
这时主板其待命电压自达南桥芯片(输出/输入控制器中心)。
CMOS电路回侦测到一个电压跳变,
南桥芯片发出指令给IO芯片,ATX电源全面工作。

在30MS(30毫秒,也就是一刹那)后,ATX电源内部的智能监测电路对ATX电源输出的各组电压进行检测(如有任何一组电压有短路,漏电等现象,ATX电源会切断所有的电压输出,这是ATX电源的自我保护)

3.CPU供电

电源管理芯(电源IC)在供电,
PG信号都正常的情况下会发出1-5组高频控制信号(具体要看CPU主供电有几组MOS管)
给CPU主供电的上下MOS管的G极—栅极,也是控制极让MOS管倒通。(先是上MOS管将电源IC送到的的电压拉低后从S极(源极)送给下MOS管的D极(漏极)在经过下MOS管的进一步控制下输出CPU所需要的电压经过一些电解电容,电感,电阻的滤波等一些列处理在之后让电压变得更平稳后。

送给CPU。(这时CPU还没有工作。数字电路工作必须满足三大条件,按先后循序为供电,时钟,复位。这时CPU还只有供电满足了)

于此同时,时钟芯片在供电,PG信号都正常的情况下开始工作。它会将14.318MHz的晶振所产生的频率通过时钟芯片内部的升频电路或降频电路将其升高或降低后输给各个需要的元件。(这时CPU的时钟满足了)

南桥芯片在供电,时钟都正常后开始工作,将经过了许多逻辑转换的PG信号在其内部的复位加工电路变成复位信号输给北桥芯片(CPU所在)!

北桥芯片在供电,时钟,复位都正常后开始工作。它将南桥芯片送来的复位信号再次加工后送给CPU!此时CPU的供电,时钟,复位都已满足,CPU开始工作!

4.CPU交付BIOS,第一个程序启动

机械硬盘系统
CPU发出寻址指令找BIOS芯片!【BIOS是存储于主板盛一个芯片CMOS里的程序,后来将CMOS与它统称为BIOS】
通过前端总线到达北桥,北桥通过AD线到达南桥,南桥通过AD线到BIOS.(当CPU的寻址指令到达南桥后,在PCI插槽的A34脚位上产生一个高频脉冲波形,称为“帧信号” 当到达BIOS芯片后会在长形BIOS的第22脚;方形BIOS的23脚上产生一个高频脉冲波形,称为“片选信号”!这两个信号用示波器可以看到)

此时BIOS启动拥有CPU的使用权,在完成简单检测和初始化工作后,BIOS将CPU使用权交至MBR(主引导记录)位于整个硬盘的最开始扇区,①拥有446字节的引导程序;②参数64字节的分区表,每个分区项16字节,最大支持2T,4个主分区;③2字节的结束标记0x55和0xaa;

MBR由分区表中寻找“活动分区”—操作系统所在区,并将CPU使用权交由该去的引导程序(通常是内核加载器)OBR也称DBR

EBR用于扩展分区,与MBR结构相同但是位置和个数不同。

固态硬盘机器

固态硬盘系统使用的是UEFI+GUID启动的,其中UEFI是BIOS的升级版。

UEFI启动流程:

  1. 系统开机-上电自检( Power On Self Test或POST)。
  2. UEFI固件被加载,并由它初始化启动要用的硬件。
  3. 回件读取其引导管理器以确定从何处(比如,从哪个硬盘及分区)加载哪个UEF应用。
  4. 回件按照引导管理器中的启动项目,加载UEF应用
  5. 已启动的UEF应用还可以启动其他应用(对应于 UEFI shell或 rEFInd之类的引导管理器的情
    况)或者启动内核及 initramfs(对应于GRUB之类引导器的情况),这取决于UEF应用的配配置
    guid是由uefi启动的

GUID的是GUID Partition Table,即【全局唯一标识磁盘分区表】。

  1. 它是另外一种更加先进新颖的磁盘组织方式,一种使用UEFI启动的磁盘组织方式。
  2. 最开始是为了更好的兼容性,后来因为其更大的支持内存(mbr分区最多支持2T的磁盘),更多的兼容而被广泛使用,
  3. 特别是苹果的MAC系统全部使用guid分区。
  4. guid不在有分区的概念,所有CDEF盘都在一段信息中存储。
  5. 因为兼容问题,guid其实在引导的最开始部分也有一段mbr引导,也叫做【保护引导】,为了防止设备不支持uefi区别;

5.系统启动完成

在上一步CPU使用权交付给OBR/DBR(内核加载器)后,内核加载器装载系统,把机器的控制权移交给操作系统。操作系统完成初始化,检查系统日志,如果之前有错误怎根据不同错误加载错误信息,一切正常则操作系统启动完成。

参考资料:
1.https://zhidao.baidu.com/question/1174101903220869099.html 2.《深入理解计算机操作系统》