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。
目录.计算机启动详解
- 一.计算机启动直观图
- 二.步骤详解
- 前置准备
- 磁盘初始化
- 1.开机阶段
- 2.执行BIOS阶段
- 3.执行引导记录（MBR）阶段
- 4.操作系统加载与初始化
- 3.最终流程和关注重点
- 4.样例
一.计算机启动直观图
二.步骤详解
前置准备
在计算机启动前，需要进行磁盘等硬件设备的前置准备，并且这个一般是由商家完成再进行售卖，或者用户自己在硬盘装操作系统。
| 阶段 | 操作内容 | 是否在启动时发生 |
|---|---|---|
| 物理初始化（低级格式化） | 划分磁道、扇区 | 否（出厂完成） |
| 分区 | 创建MBR/GPT分区表 | 否（用户手动操作） |
| 逻辑格式化（高级格式化） | 创建文件系统（如EXT4） | 否（安装系统时完成） |
| 启动时初始化 | 挂载已格式化的文件系统 | 是 |
注意：分区是用户手动操作，通常在操作系统安装之前或通过磁盘管理工具进行。因此，在正常的启动流程中，分区操作并不属于启动阶段的一部分，而是系统安装或维护时的操作
注意：逻辑格式化（高级格式化）通常由操作系统安装程序或用户手动使用工具（如mkfs）完成。安装系统时，安装程序会在分区后对分区进行格式化以创建文件系统。
注意：MBR分区的创建通常由用户使用分区工具（如fdisk）在安装操作系统时完成，或者由操作系统安装程序自动处理。这一步骤发生在操作系统安装阶段，而非日常启动流程中。特别注意操作系统安装是指，将操作系统写进磁盘的操作，而不是PBR进行操作系统加载到内存，注意区分。
磁盘初始化
| 步骤 | 执行者 | 操作内容 |
|---|---|---|
| 物理初始化（低级格式化） | 硬盘制造商 | 划分磁道、扇区，标记物理地址 |
| 创建分区表（MBR/GPT） | 用户或安装程序（如fdisk） | MBR：划分主分区（最多4个）、扩展分区 |
| 逻辑格式化（高级格式化） | 用户或安装程序（如mkfs） | 创建文件系统（如EXT4/NTFS），初始化超级块、inode表、数据块位图。 |
| 写入引导程序 | 操作系统安装程序 | MBR：写入Stage 1引导代码（如GRUB）。 |
| 操作系统安装 | 安装程序 | 将操作系统文件写入格式化后的分区（如Windows的C盘、Linux的/分区）。 |
注意：创建分区表中的MBR与写入引导程序中的MBR区分
a.前者
这应该是指在初始化硬盘时创建MBR分区表的过程。当用户使用分区工具（如fdisk、gdisk等）对硬盘进行分区时，工具会在硬盘的第一个扇区写入MBR结构，其中包含分区表信息。这个过程属于磁盘分区阶段，主要目的是定义硬盘的逻辑分区结构，即哪些区域属于主分区、扩展分区等。
b.后者
这通常指的是在MBR的引导代码部分写入具体的引导程序（如GRUB的Stage 1），以便在启动时加载操作系统。这一步是在系统安装或配置引导程序时完成的，属于引导加载程序的安装阶段。
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。
注意：MBR负责全局引导，PBR负责分区内引导。如此处就是MBR引导某分区PBR（通常为C盘），C盘中的活动分区PBR引导加载此盘中的操作系统。
3.最终流程和关注重点
开机上电 → BIOS阶段（初始化IVT） → 加载MBR → 执行MBR引导代码 → 跳转至活动分区的PBR → 加载操作系统内核（挂载文件系统） → 系统启动完成
这部分还未完善，后续做题后补充。
4.样例
后续我会做408真题，再写。
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