操作系统中的启动 (Booting)

启动是计算机开始运行的过程。它可以由硬件（如按下按钮）或软件命令触发。开机后，CPU 在其主内存中没有任何软件，因此必须先加载一些进程到内存中才能执行。这可以通过 CPU 中的硬件或固件，或计算机系统中的独立处理器来完成。

重新启动计算机也称为重新启动，它可以是“硬启动”，例如，在将 CPU 的电源从关闭切换到打开之后，或者“软启动”，此时不切断电源。在某些系统上，软启动可以选择将 RAM 清零。硬启动和软启动都可以由硬件（如按下按钮）或软件命令触发。当达到运行系统（通常是操作系统和一些应用程序）时，启动过程就完成了。

将计算机从睡眠状态恢复的过程不涉及启动；但是，从休眠状态恢复则涉及。最少，一些嵌入式系统不需要明显的启动顺序就能开始工作，并且在打开时，可能会运行存储在 ROM 中的操作程序。所有计算机系统都是状态机，重新启动可能是从非预期、锁定的状态恢复到指定零状态的唯一方法。

除了加载操作系统或独立实用程序外，启动过程还可以加载存储转储程序以诊断操作系统中的问题。

启动顺序

启动是一个启动序列，它在计算机开机时启动操作系统的运行。启动顺序是计算机开机时执行的初始操作集。每台计算机都有启动顺序。

1. 引导加载程序： 由中央处理器驱动的计算机只能执行系统中内存中的代码。现代操作系统和应用程序代码及数据存储在非易失性内存中。当计算机首次通电时，它最初只能依赖存储在系统内存非易失性部分中的代码和数据。操作系统在启动时实际上并未加载，计算机硬件也无法执行许多复杂的系统操作。

启动整个操作系统的连锁反应程序是引导加载程序或引导装载程序。引导加载程序的唯一任务是加载其他软件以启动操作系统。

2. 启动设备： 启动设备是加载操作系统的设备。现代 PC BIOS（基本输入/输出系统）支持从各种设备启动。这些包括本地硬盘驱动器、光驱、软盘驱动器、网卡和 USB 设备。BIOS 允许用户配置启动顺序。如果启动顺序设置为

• CD 驱动器
• 硬盘驱动器
• 网络

BIOS 将首先尝试从 CD 驱动器启动，如果失败，它将尝试从硬盘驱动器启动，如果失败，它将尝试从网络启动，如果失败，则不会启动。

3. 启动顺序： 所有个人计算机都使用标准的启动顺序。首先，CPU 在内存中运行 BIOS 的指令。该指令包含一个跳转指令，将控制权转移到 BIOS 启动程序。该程序运行开机自检 (POST) 以检查计算机将依赖的设备是否正常工作。然后，BIOS 按照配置的启动顺序进行，直到找到可启动设备。一旦 BIOS 找到可启动设备，BIOS 就会加载引导扇区并将执行权转移到引导扇区。如果启动设备是硬盘驱动器，它将是主引导记录 (MBR)。

MBR 代码检查分区表以查找活动分区。如果找到一个，MBR 代码将加载该分区的引导扇区并执行它。引导扇区通常特定于操作系统，然而，在大多数操作系统中，其主要功能是加载和执行操作系统内核，后者继续启动。假设没有活动分区，或者活动分区的引导扇区无效。在这种情况下，MBR 可能会加载一个辅助引导加载程序，该加载程序将选择一个分区并加载其引导扇区，该引导扇区通常加载相应的操作系统内核。

启动类型

操作系统中有两种启动类型。

1. 冷启动： 当计算机首次启动或处于关机状态，然后按下电源按钮启动系统时，这种启动计算机的过程称为冷启动。在冷启动期间，系统将从 ROM (BIOS) 读取所有指令，操作系统将自动加载到系统中。此启动比热启动或暖启动花费的时间更长。
2. 暖启动： 暖启动或热启动过程是指当计算机系统无响应或死机状态时，允许系统在开机状态下重新启动。它也称为重新启动。导致此状态的原因有很多，唯一的解决方案是重新启动计算机。安装新软件或硬件时可能需要重新启动。系统需要重新启动才能设置软件或硬件配置更改，或者有时系统可能表现异常或无响应。在这种情况下，必须强制重新启动系统。最常用的是使用 Ctrl+Alt+Del 按钮重新启动系统。或者，在某些系统中，可能提供外部复位按钮来重新启动系统。

操作系统中的启动过程

当我们的计算机通电时，它可以由硬件（如按下按钮）或软件命令启动，计算机的中央处理器 (CPU) 在其主内存中没有任何软件，有些过程必须在软件加载到主内存中后才能执行。以下是描述操作系统启动过程的六个步骤，例如：

步骤 1： 一旦计算机系统通电，BIOS（基本输入/输出系统）就会执行一系列在 ROM 中存储的程序的活动或功能测试，称为 POST（开机自检），它检查系统中的外围设备是否处于完美状态。

步骤 2： BIOS 完成预启动活动或功能测试后，它会从 CMOS（常用金属氧化物半导体）读取可启动序列，并根据 CMOS 中指定的可启动设备序列在可启动磁盘的第一个物理扇区中查找主引导记录。例如，如果启动设备序列是

• 软盘
• 硬盘
• CDROM

步骤 3： 此后，主引导记录首先搜索 软盘驱动器。如果找不到，则硬盘驱动器将搜索主引导记录。但如果硬盘上甚至不存在主引导记录，则 CDROM 驱动器将进行搜索。如果系统无法从任何这些源读取主引导记录，ROM 将显示“未找到启动设备”并停止系统。在从特定的可启动磁盘驱动器找到主引导记录后，操作系统加载程序（也称为引导加载程序）将从该可启动驱动器的引导扇区加载到内存中。引导加载程序是一个特殊的程序，存在于可启动驱动器的引导扇区中。

步骤 4： 引导加载程序首先加载 IO.SYS 文件。之后，加载 MSDOS.SYS 文件，这是 DOS 操作系统的核心文件。

步骤 5： 之后，MSDOS.SYS 文件搜索 CONFIG.SYS 文件中的命令解释程序，并在找到时将其加载到内存中。如果在 CONFIG.SYS 文件中未指定命令解释程序，则加载 COMMAND.COM 文件作为 DOS 操作系统的默认命令解释程序。

步骤 6： 最后要加载和执行的文件是 AUTOEXEC.BAT 文件，其中包含一系列 DOS 命令。之后，将显示提示符。我们可以在计算机系统上看到可启动驱动器的驱动器号，这表明操作系统已成功从该驱动器加载到系统中。

什么是双重启动

当计算机系统上安装了两个操作系统时，就称为双重启动。多个操作系统可以安装在这样的系统上。但是要了解启动哪个操作系统，需要一个能理解多种文件系统和多种操作系统的引导加载程序来占用引导空间。

加载后，它可以引导磁盘上可用的操作系统之一。磁盘可以有多个分区，每个分区包含不同类型的操作系统。当计算机系统启动时，引导管理器程序会显示一个菜单，允许用户选择要使用的操作系统。

为什么需要启动？

以下是操作系统启动过程有必要性的几点理由。

• 启动可防止系统内存泄漏。
• 它会查找并安装更新。
• 在此操作期间，RAM 会被刷新。
• 对程序中的错误进行小幅更正。

总结

在操作系统中，启动是一个必不可少的程序，它启动启动阶段并使计算机准备好使用。从按下电源按钮到将操作系统加载到内存中，它涉及多个阶段。系统启动、用户模式初始化、内核加载、引导加载程序执行和硬件初始化是其中的一些过程。了解启动过程可以提供有关计算机系统如何变成功能性空间以执行任务的重要信息。

常见问题

问：描述启动。

答：计算机将操作系统加载到其主内存并初始化其硬件组件，使机器准备好使用的过程称为启动。这是从关闭状态到完全运行状态的关键转变。

问：BIOS 是什么？

答：计算机主板上有一个固件，称为 BIOS，即基本输入/输出系统。它控制计算机硬件和操作系统之间的通信方式。BIOS 在启动过程中帮助加载操作系统，并识别和初始化必要的设备。

问：启动时使用哪些设备？

答：启动设备是某些硬件，它们安装了启动过程所需的软件。

这些设备包括光盘、USB 驱动器、SSD 和硬盘驱动器，它们存储了系统启动所需的引导加载程序或操作系统。

问：有哪些类型的启动？

答：有两种主要的启动类别：

从完全断电状态启动系统称为“冷启动”或“硬启动”。

暖启动/软启动：使用系统的重启功能在不关闭电源的情况下重新启动计算机。

问：为什么需要启动？

答：操作系统和必要的系统文件必须在启动期间加载到计算机的主内存中。通过确保硬件运行正常、正确初始化并准备好执行软件功能，此过程使用户能够有效地操作计算机。

问：基本启动步骤是什么？

答：启动过程中的基本阶段如下：

• 启动： 打开机器电源。
• 开机自检 (POST)： 验证硬件组件的功能和完整性。
• 加载操作系统： 加载操作系统是将操作系统从存储加载到 RAM 的过程。
• 系统配置： 设置基本驱动程序和设置称为系统配置。
• 加载过程 系统实用程序： 启动系统管理所需的软件。
• 用户认证： 验证用户凭据以授予系统访问权限称为用户认证。