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Windows系统启动流程

2019-07-14 03:05发布

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转载自麦洛克菲官网：http://www.mallocfree.com/interview/windows-5-boot.htm

Windows的启动过程包括以下几个阶段：   一，启动自检阶段   这个阶段主要是读取 BIOS ，然后内存，CPU，硬盘，键盘等设备进行自检。这个阶段在屏幕上显示就是自检的那些打印信息。在打开计算机电源时，首先开始电源启动自检过程。在BIOS中包含一些基本的指令，能够帮助计算机在没有安装任何操作系统的情况下进行基本的启动。电源启动自检过程首先会从BIOS中载入必要的指令，然后进行如下一系列的自检操作：进行硬件的初始化检查，例如检查内存的容量等。验证用于启动操作 系统的设备是否正常，例如，检查硬盘是否存在等。从CMOS中读取系统配置信息。在完成了电源启动的自检之后，每个带有固件的硬件设备，如显卡和磁盘控制器，都会根据需要完成内部的自检操作。   二，初始化启动阶段   这个阶段根据 BIOS 指定的启动顺序，找到可以启动的优先启动设备，比如本地磁盘，CD Driver ， USB 设备等等，然后准备从这些设备启动系统。在完成了电源启动自检过程之后，存储在CMOS中的设置，例如磁盘的引导顺序等，能够决定由哪些设备来引导计算机。例如，可以设置磁盘的引导顺序为首先通过A盘引导，其次才通过C盘引导，则系统会首先尝试用A盘引导系统，如果A盘存在并可引导，则通过A盘引导。如果A盘不存在，则通过C盘引导系统。如果A盘存在，但不是引导盘，则系统地提示系统不可引导。 一般来说通常会使用硬盘引导。在进行硬盘引导时，启动过程通常按照如下的步骤进行：    系统首先检测打开电源的硬盘。若该硬盘是启动盘，BIOS就将主引导记录（Main Boot Record――MBR，位于启动磁盘的第一个扇区，其中主要包含引导代码（Boot Code）和分区表（Partition Table）数据。引导代码主要用于引导系统。而分区表则主要用于标识基本分区和扩展分区。）中的引导代码载入内存。接着，BIOS会将启动过程的运行交给MBR来进行。计算机搜索MBR中的分区表，找出活动分区（Active Partition）。计算机将活动分区的第一个扇区中的引导代码载入到内存。引导代码检测当前使用的文件系统是否可用。 引导代码查找ntldr文件，找到之后启动它。BIOS将控制权转交给ntldr，由ntldr完成操作系统的启动。（注意，Win7与此不同，用的是bootmgr，请参考本文后面部分）   三，Boot 加载阶段   这个阶段首先从启动分区(比如 C 盘) 加载 Ntldr ，然后Ntldr 做如下设置： 1.内置内存模式，如果是 x86 的处理器，并且操作系统是 32位，则设置为 32-bit flat memory mode，如果是 64 位操作系统并且是64位处理器，则设置为64位内存模式。 2.启动文件系统 3.读取 boot.ini 文件   四，检测和配置硬件阶段   这个阶段检查和配置一些硬件设备，它们分别是： l         系统固件，比如时间和日期 l         总线和适配器 l         显示适配器 l         键盘 l         通讯端口 l         磁盘 l         软盘 l         输入设备（如鼠标) l         并口 l         在ISA总线上运行的设备   五，内核加载阶段   在内核加载阶段，Ntldr 将首先加载Windows内核 Ntoskrnl.exe 和 硬件抽象层 (HAL). HAL对硬件底层的特性进行隔离，对操作系统提供统一的调用接口，操作系统移植到不同硬件时只要改变相应的 HAL 就可以，其它的内核组件不需要修改，这个是操作系统通常的设计模式。接下来Ntldr 从HKEY_LOCAL_ MACHINESYSTEMCurrentControlSet 下读取这台机器安装的驱动程序，然后依次加载驱动程序。这个阶段系统内核会首先初始化底层设备驱动，然后操作系统内核会在注册表的HKEY_LACAL_MACHINESystemCurrentControlSetServices键下查找Start键值为0，和1的设备驱动。Start值的含义: StartType 值分0、1、2、3、4，数值越小就越早启动，SERVICE_BOOT_START（0）是内核刚刚初始化之后，此时加载的都是与系统核心有关的重要的驱动程序，例如磁盘驱动；SERVICE_SYSTEM_START（1）稍晚一些；SERVICE_AUTO_START（2）是在登录界面出现的时候开始，如果登录较快，很可能驱动还没有加载就登录进去了；SERVICE_DEMAND_START（3）是在需要的时候动态加载；SERVICE_DISABLED（4）是禁止加载。 l         0 == 由核心装载器装载 l         1 == 由I/O子系统装载 l         2 == 自动启动 l         3 == 手工启动 l         4 == 禁止启动 这些设备驱动会在载入后后立即被初始化，如果发生错误，内核会根据该键值下的ErrorControl键的值进行处理，这个值共有4种： （1），0：忽略，继续引导，并且不显示出错信息； （2），1：正常，继续引导，显示出错信息； （3），2：恢复，停止引导，使用“最后一次正确的配置”重启系统，若是依然出错则忽略； （4），3：严重，停止引导，使用“最后一次正确的配置”重启系统，如果依然出错停止引导，并显示一条错误信息。   六，驱动程序加载完成后，Windows做如下设置：   内核会启动会话管理器（Session Manager）,这是一个名为smss.exe 的程序，是Windows系统中第一个创建的用户模式进程，其作用表现如下：  1. 创建系统环境变量  2. 启动 win32.sys ，这个是Windows子系统的内核模式部分。 3. 启动 csrss.exe，这个是Windows子系统的用户模式部分。 4. 启动 winlogon.exe 5. 创建虚拟内存页面文件 6. 对一些必要的文件进行改名，（主要是驱动文件，如果更新后，需要在下次重启前改名)   七，登录阶段   在这一过程中，Windows 子系统启动的winlogon.exe系统服务提供对Windows 用户的登录和注销的支持。Winlogon.exe 可以完成如下一些工作：  1.启动服务子系统（services.exe），也称服务控制管理器（Service Control Manager, SCM）。  2.启动本地安全授权（Local Security Authority , LSA）过程（lsass.exe）。 3.显示登录界面 一个图形化的识别和认证组件收集用户的帐号和密码，然后将这些信息安全地传送给LSA以进行认证处理。如果用户提供的信息是正确的，能够通过认证，就允许用户对系统进行访问。    八，WIN7与XP启动过程的区别：   1. 电脑开机后，开始启动BIOS，开始BIOS自检。 2. 通过自检后，bios找到硬盘上的主引导记录MBR. 3. MBR开始读取硬盘分区表DPT，找到活动分区，找到活动分区中的分区引导记录PBR，并且把控制权交给PBR. 4. PBR搜索活动区中的启动管理器bootmgr，找到后，PBR把控制权交给bootmgr(相当于xp里的ntldr文件)。 5. Bootmgr寻找活动分区中的boot文件夹中的BCD文件（启动配置数据，相当于xp里的boot.ini文件）。 6. 找到BCD后，Bootmgr首先从BCD 中读取启动管理器bootmgr菜单的语言版本信息，然后再调用BOOTMGR与相应语言的BOOTMGR.EXE.MUI （在boot文件夹对应语言文件夹中）组成相应语言的启动菜单，之后在显示器上显示多操作系统选择画面。 7. 如果存在多个操作系统而且系统设置的等待时间不是0，那么屏幕就显示多个操作系统的选择界面。如果没有多系统，那么直接进入windows 7系统，不显示选择界面。 8. 选择windows 7系统后，bootmgr就会读取BCD里win7系统所在的盘里的windowssystem32winload.exe文件，并且将控制权交给winload.exe。 9. Winload.exe加载windows7内核、硬件、服务等，之后加载桌面等信息，从而启动整个windows 7系统。 综上Win7的启动过程概括一下就是：BIOSàMBRàDPTàPBRàBootmgràBCDà系统选择界面à选择windows7àWinload.exeà内核加载等à启动整个windows7系统。   更多参考文献： http://www.win7china.com/html/16231.html http://blog.csdn.net/menggucaoyuan/article/details/7246567 http://bbs.pediy.com/showthread.php?t=145414 http://www.win7china.com/html/16231.html http://jingyan.baidu.com/article/eb9f7b6dac24c3869364e801.html

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