Linux与Windows xp操作系统启动过程

Linux启动过程：

第一步，加载BIOS，当你打开计算机电源，计算机会首先加载BIOS信息，BIOS信息是如此的重要，以至于计算机必须在最开始就找到它。这是因为BIOS中包含了CPU的相关信息、设备启动顺序信息、硬盘信息、内存信息、时钟信息、PnP特性等等。在此之后，计算机心里就有谱了，知道应该去读取哪个硬件设备了。

第二步，读取MBR,硬盘上第0磁道第一个扇区被称为MBR，也就是Master Boot Record，即主引导记录，它的大小是512字节，别看地方不大，可里面却存放了预启动信息、分区表信息。系统找到BIOS所指定的硬盘的MBR后，就会将其复制到0×7c00地址所在的物理内存中。其实被复制到物理内存的内容就是Boot Loader，而具体到你的电脑，那就是lilo或者grub了。

第三步，Boot Loader,就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。通过这段小程序，我们可以初始化硬件设备、建立内存空间的映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态，以便为最终调用操作系统内核做好一切准备。Boot Loader有若干种，其中Grub、Lilo和spfdisk是常见的Loader。我们以Grub为例来讲解吧，毕竟用lilo和spfdisk的人并不多。系统读取内存中的grub配置信息（一般为menu.lst或grub.lst），并依照此配置信息来启动不同的操作系统。

第四步，加载内核，根据grub设定的内核映像所在路径，系统读取内存映像，并进行解压缩操作。此时，屏幕一般会输出“Uncompressing Linux”的提示。当解压缩内核完成后，屏幕输出“OK, booting the kernel”。系统将解压后的内核放置在内存之中，并调用start_kernel()函数来启动一系列的初始化函数并初始化各种设备，完成Linux核心环境的建立。至此，Linux内核已经建立起来了，基于Linux的程序应该可以正常运行了。

第五步，用户层init依据inittab文件来设定运行等级，内核被加载后，第一个运行的程序便是/sbin/init，该文件会读取/etc/inittab文件，并依据此文件来进行初始化工作。其实/etc/inittab文件最主要的作用就是设定Linux的运行等级，其设定形式是“：id:5:initdefault:”，这就表明Linux需要运行在等级5上。Linux的运行等级设定如下：

　　0：关机
　　1：单用户模式
　　2：无网络支持的多用户模式
　　3：有网络支持的多用户模式
　　4：保留，未使用
　　5：有网络支持有X-Window支持的多用户模式
　　6：重新引导系统，即重启
　　关于/etc/inittab文件的学问，其实还有很多

第六步，init进程执行rc.sysinit，在设定了运行等级后，Linux系统执行的第一个用户层文件就是/etc/rc.d/rc.sysinit脚本程序，它做的工作非常多，包括设定PATH、设定网络配置（/etc/sysconfig/network）、启动swap分区、设定/proc等等。如果你有兴趣，可以到/etc/rc.d中查看一下rc.sysinit文件，里面的脚本够你看几天的。

第七步，启动内核模块，具体是依据/etc/modules.conf文件或/etc/modules.d目录下的文件来装载内核模块。

第八步，根据运行级别的不同，系统会运行rc0.d到rc6.d中的相应的脚本程序，来完成相应的初始化工作和启动相应的服务。

第九步，执行/etc/rc.d/rc.local，你如果打开了此文件，里面有一句话，读过之后，你就会对此命令的作用一目了然：
　　　　# This script will be executed *after* all the other init scripts.
　　　　# You can put your own initialization stuff in here if you don’t
　　　　# want to do the full Sys V style init stuff.
　　　　rc.local就是在一切初始化工作后，Linux留给用户进行个性化的地方。你可以把你想设置和启动的东西放到这里。

第十步，执行/bin/login程序，进入登录状态，此时，系统已经进入到了等待用户输入username和password的时候了，你已经可以用自己的帐号登入系统了。

参考文件：http://bbs.chinaunix.net/thread-835918-1-1.html

Windows xp 启动过程

第一步，电源开启自检过程，在打开计算机电源时，首先开始电源启动自检过程。在BIOS中包含一些基本的指令，能够帮助计算机在没有安装任何操作系统的情况下进行基本的启动。电源启动自检过程首先会从BIOS中载入必要的指令，然后进行如下一系列的自检操作：进行硬件的初始化检查，例如检查内存的容量等，验证用于启动操作系统的设备是否正常，例如，检查硬盘是否存在等。从CMOS中读取系统配置信息。在完成了电源启动的自检之后，每个带有固件的硬件设备，如显卡和磁盘控制器，都会根据需要完成内部的自检操作。

第二步，初始化启动过程，在完成了电源启动自检过程之后，存储在CMOS中的设置，例如磁盘的引导顺序等，能够决定由哪些设备来引导计算机。例如，可以设置磁盘的引导顺序为首先通过A盘引导，其次才通过C盘引导，则系统会首先尝试用A盘引导系统，如果A盘存在并可引导，则通过A盘引 导。如果A盘不存在，则通过C盘引导系统。如果A盘存在，但不是引导盘，则系统地提示系统不可引导。一般来说通常会使用硬盘引导。在进行硬盘引导时，启动过程通常按照如下的步骤进行：
系统首先检测打开电源的硬盘。若该硬盘是启动盘，BIOS就将主引导记录（Main Boot Record――MBR）中的引导代码载入内存。接着，BIOS会将启动过程的运行交给MBR来进行。计算机搜索MBR
中的分区表，找出活动分区（Active Partition）。计算机将活动分区的第一个扇区中的引导代码载入到内存。引导代码检测当前使用的文件系统是否可用。引导代码查找ntldr文件，找到之后启动它。（该文件ntldr
文件将来在登录进入windows系统之后C盘根目录隐藏文件下找到）BIOS 将控制权转交给ntldr，由ntldr完成操作系统的启动。
注意：这里简单介绍一下MBR的概念。MBR位于启动磁盘的第一个扇区，其中主要包含引导代码（Boot Code）和分区表（Partition Table）数据。引导代码主要用于引导系统。而分区表则主要用于标识基本分区和扩展分区

第三步，引导程序载入过程,本过程主要由ntldr 文件完成。 Ntldr从引导分区载入启动文件，然后完成如下一些任务。

Ntldr从引导分区载入启动文件，然后完成如下一些任务。 
1、在基于X86CPU的系统下，设置CPU的运行使用32位的Flat 内存模式 。 对基于X86CPU的计算机来说，第一次启动的时候总是进入所谓的实模式 （RealMode）。在实模式下CPU的某些特性不能完全 发挥，这是因为它要保证同8位或16位的CPU（如8086、8088）相兼容。实模式下由于系统规格的限制，无法对大容量内存进行直接存取，而必须通过 分段的方式完成。对于32位的Windows XP来说，8位或16位的CPU显然是无用的。 ntldr首先会将CPU切换到32位的模式， 从而确保Windows XP的正常。在CPU的32位模式下，可以对大容量内存进行直接存取，而彻底抛弃了原先在8位或16位下分段存取内存的不便。这 也是为什么32位模式称作Flat内存模式的原因。 
2、启动文件系统 ntldr 中包含相应的代码，能够帮助Windows XP完成对NTFS或FAT格式的磁盘进行读写。从而能够读取、访问和复制文件。 
3、读取boot.ini 文件 在这一步 中，ntldr 会分析boot.ini文件，确定操作系统分区所在的位置。 对于单引导的系统来说，ntldr 会通过启动ntdetect.com来初始化硬件检测状态。 对于多引导系统来说，首先由用户在操作系统菜单中选择要启动的操作系统然后而由 ntldr进行相应的操作。 如果用户选择启动ntdetect.com来初始化硬件检测状态。 如果选择启动旧式的微软操作系统， 如MS－DOS、Windows 9x／ME，ntldr会将从bootsect.dos文件中读取MBR代码，然后将控制权交给bootsect.dos中的MBR。 
4、根 据需要提供启动菜单 在这一步，如果用户按下F8键，则会显示启动菜单，允许用户选择不同的启动方式，例如使用安全方式启动，或是使用最后一次 正确的配置启动等。 5、检测硬件和硬件配置 在这一步中，ntldr 启动ntdetect.com文件进行基本的设备检查，然后将 boot.ini文件中的信息，以及注册表中的硬件和软件信息传递给ntoskrnl.exe 程序。

第四步，检测和配置硬件过程，在处理完boot.ini文件之后，ntldr会启动ntdetect.com程序。在基于X86的系统 中，ntdetect.com会通过调用系统固件程序收集安装的硬件信息，然后由ntdetect.com将这些信息传递送回ntldr。Ntldr获取 从ntdetect.com发来的信息后，将这些信息组织成为内部的断气结构形式，然后由ntldr 启动ntoskrnl.exe ,并将这些信息发送给它。 Ntdetect.com 会收集如下类型的硬件信息： 系统固件信息，例如时间和日期等 总线适配器的类型 显卡适配器的类型 键盘  通 信端口 磁盘 软盘  输入设备，例如鼠标 并口  安装在ISA槽中的ISA设备  完成信息 的检测之后，Windows XP会在屏幕上显示那个著名的Windows XP商标，并显示一个滚动的，告诉用户Windows 的启动进程。 

 第五步，内核加载过程，在此过程中，ntldr实施下列一些功能。 

1、将内核（ntoskrnl.exe）和硬件抽象 层（hal.dll）载入到内存 
2、加载控制集信息 在这一过程中，ntldr从注册表中的HKEY_LOCAL- _MACHINE\SYSTEM位置加载相应的 控制集（Control Set）信息，并确定在启动过程中要加载的设备驱动。 
3、加载设备驱 动程序和服务 在这一步中，系统会在BIOS的帮助下开始加载设备驱动程序，以及服务。 4、启动会话管理器 完成上面的 过程之后，内核会启动会话管理器（Session Manager）,这是一个名为 smss.exe 的程序，其作用表现如下： （1） 创建系统环境变量 （2）创建虚拟内存页面文件

第六步，用户登录过程，在这一过程中，Windows 子系统会启动winlogon.exe，这是一个系统服务，用于提供对Windows 用户的登录和注销的支持。Winlogon.exe 可以完成如下一些工作：  启动服务子系统（services.exe），也称服务控 制管理器（Service Control Manager, SCM）。  启动本地安全授权（Local Security Authority , LSA）过程（lsass.exe）。在开始登录提示的时候，对Crtl+Alt+Del组合键进行分析处 理。 一个图形化的识别和认证组件收集用户的帐号和密码，然后将这些信息安全地传送给LSA以进行认证处理。如果用户提供的信息是正确的，能够通过 认证，就允许用户对系统进行访问。  要注意的是，如果您的计算机中，只有Administrator这一个用户，那么在欢迎屏幕中就会显示 Administrator 用户项。如果您的计算机中不仅有 Administrator用户，还有别的可以交互登录的用户，那么欢迎屏幕中就只显示出Administrator之外 的用户，而不显示Administrator用户。 如果用户希望以Administrator用户登录，该怎么办呢？实际很简单，直接在欢迎 屏幕中按下两次Crtl+Alt+Del组合键，即可打开标准的登录窗口，可以再输入Administrator 的用户名和密码，以便用最高管理员的身份登录。

第七步，即插即用设备的检测过程

对即插即用设备的检测，实际上是和登录过程异步进行的。由系统固件、硬件、设备驱动和系统特性决定了Windows XP如何对新设备进行检测和枚举。当即插即用组件正常工作后，Windows XP会对新设备进行检测，为它们分配系统资源，并在尽量不要用户提供选择的情况下，为新设备安装一个合适版本的驱动程序。

至 此，Windows XP已成功启动！！！