计算机如何启动及为何MBR的地址为0x7c00

转载，自己修改整理了下: http://blog.jobbole.com/92115/

1.BIOS阶段

计算机第一件事情就是读取BIOS，接下来BIOS进行硬件自检即POST过程，如果没有问题屏幕会显示内存，硬盘，CPU等信息，于是BIOS会把控制权交给下一个阶段的启动程序,但是这个启动程序在哪里呢?不知道还记不记得进入bios有进行启动顺序选择，排在第一个的就是转交控制权的对象。

2.主引导记录阶段(MBR)

计算机开始读取这个设备的第一个扇区也就是刚开始的512B，如果这个扇区的最后两个字节是0x55和0xaa那这就表明这个设备可以启动否则BIOS会把控制权交给启动顺序中第二个设备，而这512个字节也叫作主引导记录(Master Boot Record)

3.硬盘启动阶段
若操作系统在主分区当中，这个时候计算机控制权交给了硬盘的某个分区，在四个主分区中只有一个分区是活动的，计算机会读取激活这个分区的第一个扇区此扇区叫做卷引导记录(Volumn Boot Record)即VBR，其作用主要是为了告诉计算机操作系统所在分区的位置好让计算机加载该分区若操作系统在扩展分区当中则计算机读取扩展分区的第一个扇区即EBR，然后找到并加载操作系统，但是一般不会用这种方式，如果操作系统位置在扩展分区，那么计算机会读取MBR的前446个字节机器码后直接运行某个安装好的启动管理器即Boot Loader，然后用户选择一个操作系统，在Linux中启动管理器是Grub或者Lilo

4.操作系统阶段
之后控制权便给与了操作系统，操作系统的内核被载入内存，比如Linux是先载入/boot下的kernel，第一个进程是systemd也就是pid为1的服务然后就是其他的各个模块

PS:补充知识:
A.MBR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) (64B)

3. 第510-512字节:0x55和0xaa，代表这是主引导记录

B.分区表
分区表一共只有64个字节，里面分成四项每项16字节，所以硬盘只能有四个一级分区也叫主分区，而四个分区中只能有一个是激活的

C.分区表每项组成(即定义了该主分区)
1.第1个字节: 如果为0x80则代表该分区的是激活的分区，如果是非激活则为0x00
2.第2-4个字节: 主分区第一个扇区的物理位置(柱面，磁头，扇区号等)即分区起始位置
3.第5个字节: 主分区类型即文件系统标志位
4.第6-8个字节: 主分区结束时的磁头号，扇区号和磁柱号
5.第9-12个字节: 该主分区的第一个扇区的逻辑地址
6.第13-16个字节: 即主分区的扇区总数，主分区的扇区总数是4个字节代表了一个分区最
多只能有2^32个扇区，而每个扇区有512B就代表单个分区最大不能超过512 * 2^32B也就是2TB

D.扩展分区和逻辑分区:
可能接触过Linux的朋友知道这些玩意儿, 由于硬盘越来越大四个分区已经不够了，但是分区表只有四项，因此把四个主分区中其
中一个分区规定为扩展分区，而这个扩展分区里面也分为很多被称之为逻辑分区的区域，计算机首先读取扩展分区的第一个扇区，也被称之为EBR(Extended Boot Record)扩展引导记录，里面也包含了一张64字节的分区表，但最多只有两项，也就是两个逻辑分区分别描述两个逻辑驱动器，如果不存在下一个逻辑驱动器那么第二条分区表就不需要使用，EBR的结束标志同样是0x55，0xaa，逻辑分区可以有无数个。

主引导记录会存入内存地址0x7C00。这个奇怪的地址，是怎么来的，课本就不解释了。我一直有疑问，为什么不存入内存的头部、尾部、或者其他位置，而偏偏存入这个比 32KB 小1024字节的地方？

首先，如果你不知道，主引导记录（Master boot record，缩写为MBR）是什么，可以先读《计算机是如何启动的？》。

简单说，计算机启动是这样一个过程。

通电
读取ROM里面的BIOS，用来检查硬件
硬件检查通过
BIOS根据指定的顺序，检查引导设备的第一个扇区（即主引导记录），加载在内存地址 0x7C00
主引导记录把操作权交给操作系统

所以，主引导记录就是引导”操作系统”进入内存的一段小程序，大小不超过1个扇区（512字节）。

0x7C00这个地址来自Intel的第一代个人电脑芯片8088，以后的CPU为了保持兼容，一直使用这个地址。

1981年8月，IBM公司最早的个人电脑IBM PC 5150上市，就用了这个芯片。

当时，搭配的操作系统是86-DOS。这个操作系统需要的内存最少是32KB。我们知道，内存地址从0x0000开始编号，32KB的内存就是0x0000～0x7FFF。

8088芯片本身需要占用0x0000～0x03FF，用来保存各种中断处理程序的储存位置。（主引导记录本身就是中断信号INT 19h的处理程序。）所以，内存只剩下0x0400～0x7FFF可以使用。

为了把尽量多的连续内存留给操作系统，主引导记录就被放到了内存地址的尾部。由于一个扇区是512字节，主引导记录本身也会产生数据，需要另外留出512字节保存。所以，它的预留位置就变成了：

0x7FFF – 512 – 512 = 0x7C00

0x7C00就是这样来的。

计算机启动后，32KB内存的使用情况如下。

+——————— 0x0
| Interrupts vectors
+——————— 0x400
| BIOS data area
+——————— 0x5??
| OS load area
+——————— 0x7C00
| Boot sector
+——————— 0x7E00
| Boot data/stack
+——————— 0x7FFF
| (not used)
+——————— (…)

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