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计算机启动过程图文详解(一)----计算机初始化启动过程

       我们每天使用计算机必须要经过的一个步骤就是启动了,但是,你是否知道计算机到底是怎样启动的呢?或许,你会认为这并不重要,是的,对于我们一般人而言,它确实不重要,事实上,我们更关心它启动得有多快,但是,这却实在是一个很“基本”的问题,每天都在用计算机,却不知道它是怎样启动的,似乎总感觉有些别扭(当然了,多数人都不知道的话也就没什么好别扭的了)。下面就为大家介绍一下我们使用的计算机到底是怎样启动起来的,由于这个问题比较大,我将它分为了两部分来介绍,这样可能比较好接受一些。这次只介绍前半部分(即和操作系统无关的部分)。另外,为方便大家理解,我特意制作了相关的流程图,建议大家对照着看。

       如果你愿意了解一下,希望你能通过下面的介绍弄懂这个问题,如果你没什么兴趣,也没关系,毕竟,它是个比较边缘的东西,不太了解也行。

       像大多数介绍此知识的文章一样,这里还是需要先介绍一下两个基本而重要的概念。

       BIOS:即“Basic Input/Output System”(基本输入输出系统),它是一组被“固化”在计算机主板上的一块ROM中直接关联硬件的程序,保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序,其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制,它包括系统BIOS(主板BIOS).其它设备BIOS(例如IDE控制器BIOS、显卡BIOS等)其中系统BIOS占据了主导地位.计算机启动过程中各个BIOS的启动都是在它的控制下进行的.

       内存地址:我曾在虚拟内存的介绍中提到过它,我们知道,内存空间的最基本单位是位,8位视为一个字节,即我们常用的单位B,内存中的每一个字节都占有一个地址(地址是为了让CPU识别这些空间,是按照16进制表示的),而最早的8086处理器只能识别1MB(2的20次方B)的空间,这1MB内存中低端(即最后面)的640KB就被称为基本内存,而剩下的内存(所有的)则是扩展内存。这640KB的空间分别由显存和各BIOS所得。

       现在正式开始介绍计算机的启动过程(从打开电源到操作系统启动之前)

       1、当电源开关按下时,电源开始向主板和其他设备供电,此时电压并不稳定,于是,当主板认为电压并没有达到CMOS中记录的CPU的主频所要求的电压时,就会向CPU发出RESET信号(即复位,不让CPU进一步运行),不过仅一瞬间不稳定的电压就能达到符合要求的稳定值,此时复位信号撤销,CPU马上从基本内存的BIOS段读取一条跳转指令,跳转到BIOS的真正启动代码处,如此,系统BIOS启动,此后的过程都由系统BIOS控制。

       2、系统BIOS启动后会进行加电自检POST(Power On Self Rest)。不过这个过程进行得很快,它主要是检测关键设备(如电源、CPU芯片、BIOS芯片、基本内存等电路是否存在以及供电情况是否良好。如果自检出现了问题,系统喇叭会发出警报声(根据警报声的长短和次数可以知道到底出现了什么问题)。

       3、如果自检通过,系统BIOS会查找显卡BIOS,找到后会调用显卡BIOS的初始化代码,此时显示器就开始显示了(这就是为什么自检失败只能靠发声进行提醒了)。显卡BIOS会在屏幕上显示显卡的相关信息(不过现在的笔记本似乎并不显示这个)。

       4、显卡检测成功后会进行其他设备的测试,通过后系统BIOS重新执行自己的代码,并显示自己的启动画面,将自己的相关信息显示在屏幕上,而后会进行内存测试(这些在现在的计算机上也看不到了),仅仅是短暂出现系统BIOS设置页面,此时就可以对系统BIOS进行需要的设置了,完成后会重新启动。

       5、此后BIOS会检测系统的标准硬件(如硬盘、软驱(虽然现在很多计算机已没有软驱了)、串行和并行接口等),检测完成后会接着检测即插即用设备,如果有的话就为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源,到了这里,所有的设备都已经检测完成了,老机会进行一次清屏并显示一个系统配置表,如果和上次启动相比出现了硬件变动,BIOS还会更新ESCD,即“Extended System Configuration Data”(扩展系统配置数据),它是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的数据,这些数据被存放在CMOS中。现在的机器则不再显示这些了。

       6、当上面的所有步骤都顺利进行以后,BIOS将执行最后一项任务:按照用户指定的启动顺序进行启动(即我们经常需要用到的设置系统从哪里启动,一般默认是硬盘,如果需要安装系统,还会设置为光驱或USB设备),注意,这里是指的启动顺序,如果设置为从光驱启动,而光驱中又没有光盘的话,系统还是会接着从硬盘启动的。

       至此,操作系统启动之前的所有启动步骤都完成了,如果从硬盘启动的话,接着就是操作系统的启动过程了,关于这一部分,不同的系统也是存在差别的,我们谨以xp和vista为例,由于内容较多,就下一次再介绍吧。

       下面是上面的启动过程的流程图,对照此图理解上面的内容可能会更方便些:

     

bios 临时切断电池电源的选项_bios 临时切断电池电源的选项

    

bios 临时切断电池电源的选项_Memory_02

        

bios 临时切断电池电源的选项_Memory_03


       

RAM:random access Memory,又名易挥发性随机存取存储器,具有高速存取,读写时间相等,且与地址大小无关的一种存储器,其中我们经常接触的计算及内存用的就是RAM块,断电后ram存储数据自动挥发,重启不复存在。

ROM:Read Only Memory,又名只读存储器,断电后信息不会丢失,存取速度很低(这也导致了开机时间远远大于读取相同数据计算机内存的时间),由于不能改写信息,现在用此类型存储器的地方已经越来越少。不过为了保证电脑开机时自动载入计算机硬件管理系统并进行自检,在以后的一定时间内此类存储器还是不会退出当前市场的。