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hg 发表于 2013-8-16 22:42

计算机启动过程详解

[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]打开电源启动机器几乎是电脑爱好者每天必做的事情,面对屏幕上出现的一幅幅启动画面,我们一点儿也不会感到陌生,但是,计算机在显示这些启动画面时都做了些什么工作呢?相信有的朋友还不是很清楚,本文就来介绍一下从打开电源到出现Windows的蓝天白云时,计算机到底都干了些什么事情。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]首先让我们来了解一些基本概念。第一个是大家非常熟悉的BIOS(基本输入输出系统),BIOS是直接与硬件打交道的底层代码,它为操作系统提供了控制硬件设备的基本功能。BIOS包括有系统BIOS(即常说的主板BIOS)、显卡BIOS和其它设备(例如IDE控制器、SCSI卡或网卡等)的BIOS,其中系统BIOS是本文要讨论的主角,因为计算机的启动过程正是在它的控制下进行的。BIOS一般被存放在ROM(只读存储芯片)之中,即使在关机或掉电以后,这些代码也不会消失。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]第二个基本概念是内存的地址,我们的机器中一般安装有32MB、64MB或128MB内存,这些内存的每一个字节都被赋予了一个地址,以便CPU访问内存。32MB的地址范围用十六进制数表示就是0~1FFFFFFH,其中0~FFFFFH的低端1MB内存非常特殊,因为最初的8086处理器能够访问的内存最大只有1MB,这1MB的低端640KB被称为基本内存,而A0000H~BFFFFH要保留给显示卡的显存使用,C0000H~FFFFFH则被保留给BIOS使用,其中系统BIOS一般占用了最后的64KB或更多一点的空间,显卡BIOS一般在C0000H~C7FFFH处,IDE控制器的BIOS在C8000H~CBFFFH处。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]好了,下面我们就来仔细看看计算机的启动过程吧。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]第一步: 当我们按下电源开关时,电源就开始向主板和其它设备供电,此时电压还不太稳定,主板上的控制芯片组会向CPU发出并保持一个RESET(重置)信号,让CPU内部自动恢复到初始状态,但CPU在此刻不会马上执行指令。当芯片组检测到电源已经开始稳定供电了(当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情),它便撤去RESET信号(如果是手工按下计算机面板上的Reset按钮来重启机器,那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET信号),CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令,从前面的介绍可知,这个地址实际上在系统BIOS的地址范围内,无论是Award BIOS还是AMI BIOS,放在这里的只是一条跳转指令,跳到系统BIOS中真正的启动代码处。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]第二步: 系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST(Power-On Self Test,加电后自检),POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作,例如内存和显卡等设备。由于POST是最早进行的检测过程,此时显卡还没有初始化,如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误,例如没有找到内存或者内存有问题(此时只会检查640K常规内存),那么系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误,声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下,POST过程进行得非常快,我们几乎无法感觉到它的存在,POST结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]第三步: 接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS,前面说过,存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处,系统BIOS在这个地方找到显卡BIOS之后就调用它的初始化代码,由显卡BIOS来初始化显卡,此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息,介绍生产厂商、图形芯片类型等内容,不过这个画面几乎是一闪而过。系统BIOS接着会查找其它设备的BIOS程序,找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。[/font]
[font=Tahoma, Helvetica, 宋体, san-serif]第四步: 查找完所有其它设备的BIOS之后,系统BIOS将显示出它自己的启动画面,其中包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。[/font]

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