不论是台式机、笔记本的Windows系统或者Linux系统,还是手机的Android系统或者iOS系统,所有设备在开机启动过程中者都会包括3个共同的阶段:启动自检阶段、初始化启动阶段、启动加载阶段。

计算机系统的启动自检阶段、初始化启动阶段和启动加载阶段主要是由BIOS来完成的。BIOS是一组程序,它包括基本输入输出程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。这些程序都被固化到计算机主板的ROM芯片上。用户可以自行对BIOS进行配置。根据不同品牌的台式机或者笔记本电脑。在开机时按下“Esc”键、“F2”键或者“Delete”键,便可进入配置界面,根据需求进行配置。

(1)启动自检阶段

用户按下电源按钮,计算机就进入启动自检阶段。此时,计算机刚接通电源,将读取BIOS程序,并对硬件进行检测,这些程序存放在ROM中,不需要加电也可以保存。这个检测过程也称为加电自检。加电自检的功能是检查计算机整体状态是否良好。通常完整的加点自检过程包括对CPU、ROM、主板、串并口、显示卡及键盘进行测试。一旦在自检中发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。

启动自检过程中,计算机屏幕会打印出自检信息。

(2)初始化启动阶段

启动自检阶段结束之后,若自检结果无异常,接下来计算机就进入初始化启动阶段。根据BIOS设定的启动顺序,找到优先启动的设备,比如本地磁盘、USB设备等,然后准备从这些设备启动系统。初始化启动阶段还包括设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等。

初始化启动过程中,计算机屏幕处于黑屏状态。

(3)启动加载阶段

上述阶段完成后,接下来将读取准备启动的设备所需的相关数据。由于系统存放在硬盘中,BIOS会指定启动的设备来读取硬盘中的操作系统核心文件,但是,由于不同的操作系统具有不同的文件系统格式(如FAT32,NTFS,EXT4等),因此需要一个启动管理程序来处理核心文件的加载,这个启动管理程序就被称为Boot Loader。Boot Loader的作用主要有两个方面:一是提供菜单让用户选择不同的启动项目,通过不同的启动项目开启计算机的不同系统。二是能加载核心文件,直接指向可启动的程序区段来启动操作系统。

启动加载过程中,计算机屏幕仍处于黑屏状态。(www.daowen.com)

(4)内核装载阶段

在内核装载阶段,操作系统利用内核程序测试并驱动各个外围设备,包括存储装置、CPU、网卡、声卡等。在这个阶段,有的操作系统会对硬件进行重新检测。也就是说,在操作系统开始使用内核程序测试和驱动外围设备时,操作系统的核心才接管了BIOS的工作。

Windows在内核装载阶段需要加载各个设备的驱动程序。操作系统需要知道当前所有的外围设备,才能加载对应的驱动程序。这些信息记录在注册表中,如操作系统会在注册表的HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet目录位置读取当前计算机所安装的驱动程序,然后再依次加载这些驱动程序。

在内核装载过程中,计算机屏幕显示操作系统的图标以及进度条等欢迎的信息,表示系统登录成功。

(5)登录阶段

登录阶段,计算机主要完成以下两项任务:一是启动机器上安装的所有需要自动启动的Windows服务;二是显示登录界面。

在登录过程中,屏幕显示登录界面。

在用户登录前,设置为自动的服务(后台程序)将自动运行。而需要在启动时运行的应用程序将紧接着用户登录开启。后期用户也可以借助第三方软件控制某些程序是否开机启动,从而加快开机启动速度。

以上所介绍的均为操作系统的启动相关过程。操作系统启动成功之后,接下来在计算机上所进行的所有工作将交给用户来完成。但是,在用户操作计算机的过程中,操作系统仍然是计算机正常运行的不可或缺的部分。

实际上操作系统启动过程可以归结为两种模式:一种是基于基本输入输出系统的传统启动模式;另一种是基于统一可扩展固件接口(Unified Extensible Firmware Interface,UEFI)的新型启动模式。提出统一可扩展固件接口的主要目的是提供一组在操作系统启动之前在所有平台上一致的、正确的启动服务,被看成BIOS的代替者。新型号的PC大都支持UEFI启动模式。UEFI启动模式具有更好的兼容性、可扩展性和运行性能,操作配置也更为简单方便。