操作系统引导是指计算机利用 CPU 运行特定程序,通过程序识别硬盘,识别硬盘分区,识别硬盘分区上的操作系统,最后通过程序启动操作系统。
引导流程(8步核心环节)
1. 激活CPU
加电后CPU自动读取 ROM中的Boot程序,将指令寄存器指向 BIOS(基本输入/输出系统) 第一条指令,开始执行BIOS。
2. 硬件自检(POST)
- BIOS在内存最开始处构建 中断向量表(用于后续硬件交互)。
- 执行 通电自检:检查CPU、内存、硬盘等硬件是否故障。
- ✅ 无故障:屏幕显示硬件信息。
- ❌ 有故障:主板蜂鸣报警,启动中止。
3. 选择启动设备 ⚙️
- BIOS读取 CMOS中的启动顺序(Boot Sequence),将控制权交给优先级最高的存储设备(如硬盘、U盘)。
- CPU加载该设备 引导扇区内容 到内存。
4. 加载主引导记录(MBR)💽
- 引导扇区中包含 MBR(主引导记录):
- 作用:标识“引导硬盘”,并告诉CPU“去哪个主分区找OS”。若设备不可引导,BIOS继续检查下一个启动设备,无则死机。
5. 扫描分区表,激活活动分区 🗺️
- MBR内置 硬盘分区表,通过标识符区分“活动分区”(含OS的分区)和“非活动分区”。
- 找到活动分区后,将控制权交给该分区。
6. 加载分区引导记录(PBR)📂
- 读取活动分区的 第一个扇区(PBR),作用是“寻找并激活分区根目录下的启动管理器”。
7. 加载启动管理器
- PBR搜索活动分区中的 启动管理器(如Windows的
bootmgr
、Linux的GRUB),并加载到内存。
8. 加载操作系统内核 🖥️
- 启动管理器将 OS初始化程序(如内核文件) 加载到内存执行,OS正式启动。
关键概念解析
- BIOS:固化在ROM中的底层固件,负责初始化硬件和启动引导。
- MBR:硬盘第一个扇区(512字节),含引导程序和分区表,标识活动分区。
- 活动分区:唯一可引导的主分区,存放OS核心文件。
- 启动管理器:OS提供的引导工具,支持多系统选择(如GRUB可选择启动Linux/Windows)。
总结流程(控制权传递链)
考试重点📌
- BIOS的作用:硬件自检、构建中断向量表、选择启动设备。
- MBR与PBR的区别:
-
- MBR:硬盘级引导记录,定位活动分区。
- PBR:分区级引导记录,定位启动管理器。
- 活动分区:唯一可引导的分区,由MBR中的分区表标识。
一句话总结:OS引导是“BIOS→MBR→活动分区→PBR→启动管理器→OS内核”的控制权接力过程,核心是从硬件到软件的逐步初始化! ✨