① 第一步,开机直接访问BIOS ROM的0xFFFF0。
开机以后,CS寄存器置为0xFFFF,IP寄存器置为0x0000。这样一来,CPU就会要求访问地址为0xFFFF0的这个地方。这个地址实际上不是内存的地址,它被地址控制器(实际上是南桥北桥)映射到 BIOS ROM里,而这个地址的ROM中存放着一条跳转指令。
② 第二步,访问BIOS ROM中的初始化程序。
0xFFFF0中这条跳转指令,跳转至BIOS ROM的某个地址。从这开始是一段ch,把这段程序复制到内存中执行。作用:一方面 初始化硬件(如内存等);另一方面 从硬盘加载引导程序(具体方法是 从0柱0面0扇区开始寻找,如果扇区最后是”55 AA”,则说明找到该引导程序,否则继续寻找下一扇区,直到找到引导程序)。找到引导(boot)程序之后 复制到内存的 0x07c00——0x7dff(因为这一块是空的可以放)中,然后跳到该地址执行引导程序。
只读内存(read-only memory,缩写为ROM)发明,开机程序被刷入ROM芯片,计算机通电后,第一件事就是读取它。
这块芯片里的程序叫做"基本輸出輸入系統"(Basic Input/Output System),简称为BIOS。
BIOS程序首先检查,计算机硬件能否满足运行的基本条件,这叫做"硬件自检"(Power-On Self-Test),缩写为POST。
如果硬件出现问题,主板会发出不同含义的蜂鸣,启动中止。如果没有问题,屏幕就会显示出CPU、内存、硬盘等信息。
到此为止,一切都是硬件自动完成的,是不可改变的。从下面开始,执行的程序可以由程序员自由控制了。
③ 第三步,引导程序开始执行。
引导程序把操作系统从硬盘读入到内存中,并跳到内存操作系统开始地址。具体方法是把软盘中10个柱面的内容都读到内存中,推算(软盘在内存的开始地址+操作系统在软盘中的相对地址=操作系统在内存中的地址)出操作系统的开始地址,然后跳到该地址。
④ 第四步,开始执行操作系统程序。
开始执行操作系统程序。
控制权转交给操作系统后,操作系统的内核首先被载入内存。以Linux系统为例,先载入/boot目录下面的kernel。内核加载成功后,第一个运行的程序是/sbin/init。它根据配置文件(Debian系统是/etc/initab)产生init进程。这是Linux启动后的第一个进程,pid进程编号为1,其他进程都是它的后代。
然后,init线程加载系统的各个模块,比如窗口程序和网络程序,直至执行/bin/login程序,跳出登录界面,等待用户输入用户名和密码。
至此,全部启动过程完成。
总结
① 开机访问0xFFFF0地址
② 跳转到BIOS ROM的初始化程序
③ 把BIOS ROM中的初始化程序复制到内存中执行
④ 初始化程序 首先初始化硬件,然后在硬盘中找到 引导程序。
⑤ 将引导程序复制到 内存的 0x07c00,并执行
⑥ 引导程序 将硬盘的内容复制到内存中。
⑦ 跳到内存中操作系统的开始地址,开始执行操作系统。
⑧ 执行操作系统程序。