Cathy的博客

Windows 启动原理

一般来说，Windows XP的启动过程，主要包括以下几个步骤：  电源开启自检过程。  初始化启动过程。  引导程序载入过程。  检测和配置硬件过程。  内核加载过程。  用户登录过程。  即插即用设备的检测过程。  一、电源开启自检过程  　　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、初始化启动过程  　　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）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：这里简单介绍一下MBR的概念。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。  三、引导程序载入过程  　　本过程主要由ntldr 文件完成。Ntldr从引导分区载入启动文件，然后完成如下一些任务。  1、在基于X86CPU的系统下，设置CPU的运行使用32位的Flat内存模式  　　对基于X86CPU的计算机来说，第一次启动的时候总是进入所谓的实模式（RealMode）。在实模式下CPU的某些特性不能完全发挥，这是因为它要保证同8位或16位的CPU（如8086、8088）相兼容。实模式下由于系统规格的限制，无法对大容量内存进行直接存取，而必须通过分段的方式完成。对于32位的Windows XP来说，8位或16位的CPU显然是无用的。  　　ntldr首先会将CPU切换到32位的模式，从而确保Windows XP的正常。在CPU的32位模式下，可以对大容量内存进行直接存取，而彻底抛弃了原先在8位或16位下分段存取内存的不便。这也是为什么32位模式称作Flat内存模式的原因。
	作者： javran      2007-4-7 12:57 　 回复此发言

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[Javran][转载]Windows 启动原理

2、启动文件系统  　　ntldr 中包含相应的代码，能够帮助Windows XP完成对NTFS或FAT格式的磁盘进行读写。从而能够读取、访问和复制文件。  3、读取boot.ini 文件  　　在这一步中，ntldr 会分析boot.ini文件，确定操作系统分区所在的位置。  　　对于单引导的系统来说，ntldr 会通过启动ntdetect.com来初始化硬件检测状态。  　　对于多引导系统来说，首先由用户在操作系统菜单中选择要启动的操作系统然后而由ntldr进行相应的操作。  　　如果用户选择启动ntdetect.com来初始化硬件检测状态。  　　如果选择启动旧式的微软操作系统，如MS－DOS、Windows 9x／ME，ntldr会将从bootsect.dos文件中读取MBR代码，然后将控制权交给bootsect.dos中的MBR。  4、根据需要提供启动菜单  　　在这一步，如果用户按下F8键，则会显示启动菜单，允许用户选择不同的启动方式，例如使用安全方式启动，或是使用最后一次正确的配置启动等。  5、检测硬件和硬件配置  　　在这一步中，ntldr 启动ntdetect.com文件进行基本的设备检查，然后将 boot.ini文件中的信息，以及注册表中的硬件和软件信息传递给ntoskrnl.exe 程序。  四、检测和配置硬件过程  　　在处理完boot.ini文件之后，ntldr会启动ntdetect.com程序。在基于X86的系统中，ntdetect.com会通过调用系统固件程序收集安装的硬件信息，然后由ntdetect.com将这些信息传递送回ntldr。Ntldr获取从ntdetect.com发来的信息后，将这些信息组织成为内部的断气结构形式，然后由ntldr 启动ntoskrnl.exe ,并将这些信息发送给它。  　　Ntdetect.com 会收集如下类型的硬件信息：  系统固件信息，例如时间和日期等  总线适配器的类型  显卡适配器的类型  键盘  通信端口  磁盘  软盘  输入设备，例如鼠标  并口  安装在ISA槽中的ISA设备  　　完成信息的检测之后，Windows XP会在屏幕上显示那个著名的Windows XP商标，并显示一个滚动的，告诉用户Windows 的启动进程。  五、内核加载过程  　　在此过程中，ntldr实施下列一些功能。  1、将内核（ntoskrnl.exe）和硬件抽象层（hal.dll）载入到内存  2、加载控制集信息  　　在这一过程中，ntldr从注册表中的HKEY_LOCAL­_MACHINE\SYSTEM位置加载相应的控制集（Control Set）信息，并确定在启动过程中要加载的设备驱动。  3、加载设备驱动程序和服务  　　在这一步中，系统会在BIOS的帮助下开始加载设备驱动程序，以及服务。  4、启动会话管理器  　　完成上面的过程之后，内核会启动会话管理器（Session Manager）,这是一个名为smss.exe 的程序，其作用表现如下：  （1）创建系统环境变量  （2）创建虚拟内存页面文件  六、用户登录过程  　　在这一过程中，Windows 子系统会启动winlogon.exe，这是一个系统服务，用于提供对Windows 用户的登录和注销的支持。Winlogon.exe 可以完成如下一些工作：  　　启动服务子系统（services.exe），也称服务控制管理器（Service Control Manager, SCM）。  　　启动本地安全授权（Local Security Authority , LSA）过程（lsass.exe）。  　　在开始登录提示的时候，对Crtl+Alt+Del组合键进行分析处理。  　　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。  　　要注意的是，如果您的计算机中，只有Administrator这一个用户，那么在欢迎屏幕中就会显示Administrator 用户项。如果您的计算机中不仅有Administrator用户，还有别的可以交互登录的用户，那么欢迎屏幕中就只显示出Administrator之外的用户，而不显示Administrator用户。  　　如果用户希望以Administrator用户登录，该怎么办呢？实际很简单，直接在欢迎屏幕中按下两次Crtl+Alt+Del组合键，即可打开标准的登录窗口，可以再输入Administrator 的用户名和密码，以便用最高管理员的身份登录。  七、即插即用设备的检测过程  　　对即插即用设备的检测，实际上是和登录过程异步进行的。由系统固件、硬件、设备驱动和系统特性决定了Windows XP如何对新设备进行检测和枚举。当即插即用组件正常工作后，Windows XP会对新设备进行检测，为它们分配系统资源，并在尽量不要用户提供选择的情况下，为新设备安装一个合适版本的驱动程序。  　　至此，Windows XP已成功启动。

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