【王道操作系统】ch1计算机系统概述-05操作系统引导

01 什么是操作系统引导

操作系统引导通俗理解：当电脑开机时，让操作系统在我们的电脑上运行起来。

定义：操作系统内核装入内存并启动系统的过程。系统引导通常是由一个被称为启动引导程序的特殊代码完成的，它位于系统ROM中，用来完成定位内核代码在外存的具体位置、按照要求正确装入内核至内存并最终使内核运行起来的整个系统启动过程。该过程中，启动引导程序要完成多个初始化过程，当这些过程顺利完成后才能使用系统的各种服务。这些过程包括初始引导、内核初始化、全系统初始化。

02 磁盘里边有哪些相关数据

一个新磁盘是空的，安装到电脑的主板上之后我们可以在这个磁盘里安装操作系统。一般操作系统是安装在C盘里面。安装了操作系统之后，磁盘里面的相关数据如下：

（1）主引导记录（MBR）

定义：主引导记录（MBR，Main Boot Record）是位于磁盘最前边的一段引导（Loader）代码。它负责磁盘操作系统(DOS)对磁盘进行读写时分区合法性的判别、分区引导信息的定位，它由磁盘操作系统(DOS)在对硬盘进行初始化时产生的。

通常，我们将包含MBR引导代码的扇区称为主引导扇区。因这一扇区中，引导代码占有绝大部分的空间，故而将习惯将该扇区称为MBR扇区（简称MBR）。由于这一扇区承担有不同于磁盘上其他普通存储空间的特殊管理职能，作为管理整个磁盘空间的一个特殊空间，它不属于磁盘上的任何分区，因而分区空间内的格式化命令不能清除主引导记录的任何信息。
tips：扇区，是指磁盘上划分的区域。 磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，硬盘的读写以扇区为基本单位。

主引导扇区由三个部分组成(共占用512个字节)：

• 磁盘引导程序（446 bytes） Master boot routine/MBR
  可在FDISK程序中找到，它用于硬盘启动时将系统控制转给用户指定的并在分区表中登记了的某个操作系统。
• 磁盘分区表(16 bytes) Disk partition table/DPT
  由四个分区表项构成（每个16个字节）。负责说明磁盘上的分区情况，其内容由磁盘介质及用户在使用FDISK定义分区时决定。这个分区表其实就是一个数据结构。那这个数据结构里边说明了在你的这个磁盘当中，每一个盘每一个分区。分别占多大的空间以及每个分区的地址范围。
• 结束标志(2 bytes) identification code
  其值为AA55，存储时低位在前，高位在后，即看上去是55AA（十六进制）。
  

（2）活动分区（一般是C盘）

如果C盘里安装了操作系统，并且会使用C盘来启动操作系统，则C盘被称为这个磁盘的活动分区。

分区引导记录（Partition Boot Record），操作系统的引导过程的一个环节。

03 操作系统引导的过程

操作系统启动时顺序 BIOS -> MBR -> DPT -> PBR-> 寻找根目录下
NTLDR(XP)/bootmgr(WIN7/Vista)/grldr(Grub)/btldr.mbr(BootLink) 等可用于引导的程序。

• ①CPU从一个特定主存地址开始，取指令，执行ROM中的引导程序（先进代硬件自检再开机)
  ROM引导程序通常是存在一个特定的位置，是固定不变的，CPU从这个位置开始执行。通常ROM引导程序通常会进行硬件的自检，比如有没有插磁盘、有没有插内存条等等。BIOS（全称：Basic Input Output System，中文名：基本输入输出系统）是在通电引导阶段运行硬件初始化，以及为操作系统和程序提供运行时服务的固件。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，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。
• ②将磁盘的第一块――主引导记录（MBR）读入内存，执行磁盘引导程序，扫描分区表（DPT）
• ③从活动分区（又称主分区，即安装了操作系统的分区）读入分区引导记录（PBR），执行其中的程序
• ④从根目录下找到完整的操作系统初始化程序（即启动管理器）并执行，完成“开机”的一系列动作

Windows系统的启动管理器的位置：C:\Windows\Boot

tips:完整的操作系统初始化程序（启动管理器）可以在根目录C:\Windows下找到
④从根目录下找到完整的操作系统初始化程序（即启动管理器）并执行，完成“开机”的一系列动作 这个步骤
本质上就是从根目录C:\Windows出发找到操作系统初始化程序C:\Windows\Boot目录下的程序