说明
本文主要讲解windows系统及linux系统电脑从开机按电源键到操作系统启动完毕的全过程讲解。
Windows系统启动
Windows系统电脑从按下电源键到系统启动完成，这一过程称为"启动过程"或"开机过程"。从按下电源键到Windows系统启动完成，整个过程涉及硬件初始化、引导加载、内核加载、系统服务启动、用户登录和会话初始化等多个步骤。每一个步骤都至关重要，确保系统能够正常启动和运行。如果任何一个步骤出现问题，可能会导致启动失败或系统异常。以下是详细的步骤和解释：
1.按下电源键
- 电源供应：当你按下电源键时，电源供应器（PSU）开始向计算机的各个组件提供电力。
2.BIOS/UEFI 初始化
- 电源自检（POST）：BIOS或UEFI固件开始执行电源自检（Power-On Self Test, POST），检查计算机硬件是否正常工作，如内存、硬盘、显卡、键盘等。任何错误会通过蜂鸣声或屏幕信息提示。
- 硬件初始化：初始化硬件设备，如CPU、内存、图形卡等。
- 引导设备选择：根据BIOS/UEFI设置的引导顺序，选择合适的引导设备（通常是硬盘、SSD或光驱）。
3.引导加载程序（Boot Loader）
- MBR/GPT：BIOS系统读取主引导记录（MBR）或UEFI系统读取GUID分区表（GPT）的引导扇区。
- 加载引导加载程序：从引导设备的引导扇区加载引导加载程序。常见的引导加载程序包括Windows Boot Manager（BOOTMGR）和GRUB（用于多系统引导）。
4.Windows Boot Manager
- Windows Boot Manager工作：Windows Boot Manager（BOOTMGR）读取Boot Configuration Data（BCD）存储中的配置信息，确定要启动的Windows操作系统。
- 加载Windows内核和底层驱动程序：BOOTMGR加载Windows内核（ntoskrnl.exe）、硬件抽象层（HAL.dll）以及其他关键文件和驱动程序。
5.Windows内核加载
- 内核初始化：Windows内核开始初始化系统，包括加载核心驱动程序、初始化内存、设置系统进程和线程管理等。
- 加载注册表和驱动程序：内核加载系统注册表和所有必要的驱动程序，以支持硬件设备。
6.Windows启动过程
- 启动用户模式驱动程序：内核启动用户模式驱动程序，负责管理硬件设备和提供系统服务。
- 启动系统服务：启动关键的系统服务和后台进程，如服务控制管理器（SCM）、本地安全授权子系统服务（LSASS）等。
7.用户登录界面
- 启动登录界面：Windows显示登录界面（login screen），等待用户输入登录凭据（用户名和密码）。
- 验证用户身份：系统验证用户输入的登录凭据，确认用户身份。
8.用户会话初始化
- 加载用户配置：系统加载用户个人配置文件，包括桌面设置、用户特定的注册表项等。
- 启动用户进程：启动用户特定的进程和应用程序，如文件资源管理器（explorer.exe），加载桌面、任务栏和开始菜单。
9.完成启动
- 完成启动：Windows桌面环境完全加载，用户可以开始操作系统的正常使用。
Linux系统启动
从按下电源键到Linux系统启动完成，整个过程涉及硬件初始化、引导加载、内核启动、系统服务启动、用户登录和会话初始化等多个步骤。每一个步骤都至关重要，确保系统能够正常启动和运行。如果任何一个步骤出现问题，可能会导致启动失败或系统异常。Linux系统电脑从按下电源键到系统启动完成，整个启动过程大致可以分为以下几个步骤：
1.按下电源键
- 电源供应：当你按下电源键时，电源供应器（PSU）开始向计算机的各个组件提供电力。
2.BIOS/UEFI 初始化
- 电源自检（POST）：BIOS或UEFI固件开始执行电源自检（Power-On Self Test, POST），检查计算机硬件是否正常工作，如内存、硬盘、显卡、键盘等。任何错误会通过蜂鸣声或屏幕信息提示。
- 硬件初始化：初始化硬件设备，如CPU、内存、图形卡等。
- 引导设备选择：根据BIOS/UEFI设置的引导顺序，选择合适的引导设备（通常是硬盘、SSD或光驱）。
3.引导加载程序（Boot Loader）
- MBR/GPT：BIOS系统读取主引导记录（MBR）或UEFI系统读取GUID分区表（GPT）的引导扇区。
- 加载引导加载程序：从引导设备的引导扇区加载引导加载程序。常见的引导加载程序包括GRUB（Grand Unified Bootloader）、LILO（Linux Loader）等。
4.GRUB 引导加载程序
- GRUB菜单：GRUB显示引导菜单，允许用户选择要启动的操作系统或内核版本。
- 加载内核和initramfs：GRUB加载选定的Linux内核（vmlinuz）和初始内存盘（initramfs/initrd），它们包含启动所需的基本驱动程序和文件系统。
5.内核启动
- 内核解压和初始化：Linux内核解压并开始初始化各个子系统，包括内存管理、进程管理、设备驱动程序等。
- 挂载initramfs：内核挂载初始内存盘（initramfs）为临时根文件系统，执行其内的初始脚本（init）。
- 设备检测和驱动加载：内核检测硬件设备并加载相应的驱动程序。
6.init进程启动
- 启动init进程：内核查找并启动系统的第一个进程，即init进程。传统上，init进程是PID为1的进程，通常是SysV init（/sbin/init），但现代系统多使用systemd（/lib/systemd/systemd）或其他替代方案如Upstart。
- 执行启动脚本：init进程根据配置文件执行启动脚本或启动单元，初始化系统服务和守护进程。
7.系统服务启动
- 启动系统服务：init进程启动各种系统服务和守护进程，如网络服务、日志服务、数据库服务等。具体启动的服务取决于系统配置和启动目标（runlevel或target）。
- 挂载文件系统：启动过程中，系统会挂载所有需要的文件系统，包括根文件系统、/home、/var等。
8.登录界面
- 启动登录管理器：对于桌面环境，init进程会启动显示管理器（如gdm、lightdm、sddm等），提供图形化登录界面。对于服务器或纯文本模式，启动getty进程提供文本登录界面。
- 用户登录：用户输入用户名和密码，登录管理器或getty验证用户凭据。
9.用户会话初始化
- 启动用户会话：验证成功后，系统启动用户的会话，加载用户配置文件、环境变量等。
- 启动桌面环境或命令行：对于桌面环境，系统会启动相应的桌面环境（如GNOME、KDE等），加载桌面、任务栏和应用程序。对于纯文本模式，系统会启动shell（如bash、zsh等）。
10.完成启动
- 系统准备就绪：用户会话完全加载，系统启动完成，用户可以开始使用操作系统。