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计算机是如何启动的？

作者： 阮一峰

日期： 2013年2月16 日

从打开电源到开始操作，计算机的启动是一个非常复杂的过程。

我一直搞不清楚，这个过程到底是怎么回事，只看见屏幕快速滚动各种提示 这几

天，我查了一些资料，试图搞懂它。下面就是我整理的笔记。

零、boot 的含义

先问一个问题，"启动"用英语怎么说？

回答是boot 。可是，boot 原来的意思是靴子，"启动"与靴子有什么关系呢？ 原来，这

里的boot是bootstrap (鞋带)的缩写，它来自一句谚语：

"pull oneself up by one's bootstraps"

字面意思是"拽着鞋带把自己拉起来"，这当然是不可能的事情。最早的时候，工程师

们用它来比喻，计算机启动是一个很矛盾的过程：必须先运行程序，然后计算机才能

启动，但是计算机不启动就无法运行程序！

早期真的是这样，必须想尽各种办法，把一小段程序装进内存，然后计算机才能正常

运行。所以，工程师们把这个过程叫做"拉鞋带"，久而久之就简称为boot 了。

计算机的整个启动过程分成四个阶段。

一、第一阶段：BIOS

上个世纪70年代初，"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 Sy stem )，简称

为BIOS 。

1 .1 硬件自检

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-T est )，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。

1 .2 启动顺序

硬件自检完成后，BIOS把控制权转交给下一阶段的启动程序。

这时，BIOS需要知道，"下一阶段的启动程序"具体存放在哪一个设备。也就是说，

BIOS需要有一个外部储存设备的排序，排在前面的设备就是优先转交控制权的设备。

这种排序叫做"启动顺序" (Boot Sequence )。

打开BIOS的操作界面，里面有一项就是"设定启动顺序" 。

二、第二阶段：主引导记录

BIOS按照"启动顺序"，把控制权转交给排在第一位的储存设备。

这时，计算机读取该设备的第一个扇区，也就是读取最前面的512个字节。如果这512

个字节的最后两个字节是0x 55和0xAA ，表明这个设备可以用于启动；如果不是，表

明设备不能用于启动，控制权于是被转交给"启动顺序" 中的下一个设备。

这最前面的512个字节，就叫做"主引导记录" (Master boot record，缩写为MBR )。

2.1 主引导记录的结构

"主引导记录"只有512个字节，放不了太多东西。它的主要作用是，告诉计算机到硬盘

的哪一个位置去找操作系统。

主引导记录由三个部分组成：

(1) 第 1-446字节 ：调用操作系统 的机器码 。

(2) 第 447-510字节 ：分 区表 (Partition table)。

(3) 第 511-512字节 ：主 引导记录签名 (0x55和 0xAA)。

其中，第二部分"分区表" 的作用，是将硬盘分成若干个区。

2.2 分区表

硬盘分区有很多好处。考虑到每个区可以安装不同的操作系统，"主引导记录" 因此必

须知道将控制权转交给哪个区。

分区表的长度只有64个字节，里面又分成四项，每项16个字节。所以，一个硬盘最多

只能分四个一级分区，又叫做"主分