操作系統(tǒng)的安裝與啟動(dòng)基本原理
操作系統(tǒng)的安裝與啟動(dòng)基本原理
BIOS(Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng))全稱是ROM-BIOS，是只讀存儲(chǔ)器基本輸入/輸出系統(tǒng)的簡(jiǎn)寫(xiě)，它實(shí)際是一組被固化到電腦中，為電腦提供最低級(jí)最直接的硬件控制的程序，它是連通軟件程序和硬件設(shè)備之間的樞紐。接下來(lái)是小編為大家收集的操作系統(tǒng)的安裝與啟動(dòng)基本原理，希望能幫到大家。
操作系統(tǒng)的安裝與啟動(dòng)基本原理：
一、基本概念
1、BIOS的概念
BIOS(Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng))全稱是ROM-BIOS，是只讀存儲(chǔ)器基本輸入/輸出系統(tǒng)的簡(jiǎn)寫(xiě)，它實(shí)際是一組被固化到電腦中，為電腦提供最低級(jí)最直接的硬件控制的程序，它是連通軟件程序和硬件設(shè)備之間的樞紐，通俗地說(shuō)，BIOS是硬件與軟件程序之間的一個(gè)“轉(zhuǎn)換器”或者說(shuō)是接口(雖然它本身也只是一個(gè)程序)，負(fù)責(zé)解決硬件的即時(shí)要求，并按軟件對(duì)硬件的操作要求具體執(zhí)行。
BIOS，它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。一塊主板性能優(yōu)越與否，很大程度上取決于主板上的BIOS管理功能是否先進(jìn)。
BIOS芯片，在主板上表現(xiàn)為一塊長(zhǎng)方型或正方型芯片，BIOS中主要存放：
1、自診斷程序：通過(guò)讀取CMOS RAM中的內(nèi)容識(shí)別硬件配置，并對(duì)其進(jìn)行自檢和初始化;
2、CMOS設(shè)置程序：引導(dǎo)過(guò)程中，用特殊熱鍵啟動(dòng)，進(jìn)行設(shè)置后，存入CMOS RAM中;
3、系統(tǒng)自舉裝載程序：在自檢成功后將磁盤(pán)相對(duì)0道0扇區(qū)上的引導(dǎo)程序裝入內(nèi)存，讓其運(yùn)行以裝入DOS系統(tǒng); 主要I/O設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序和中斷服務(wù);
由于BIOS直接和系統(tǒng)硬件資源打交道，因此總是針對(duì)某一類型的硬件系統(tǒng)，而各種硬件系統(tǒng)又各有不同，所以存在各種不同種類的BIOS，隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，同一種BIOS也先后出現(xiàn)了不同的版本，新版本的BIOS比起老版本來(lái)說(shuō)，功能更強(qiáng)。
2、MBR的概念
主引導(dǎo)扇區(qū)位于硬盤(pán)的0磁道0柱面1扇區(qū)，共512bytes，由三大部分組成：
硬盤(pán)主引導(dǎo)記錄MBR(Master Boot Record)占446bytes
分區(qū)表DPT(Disk Partition Table)占64bytes
硬盤(pán)有效標(biāo)志(Magic Number)占2bytes。AA和55被稱為幻數(shù)(Magic Number),BOIS讀取MBR的時(shí)候總是檢查最后是不是有這兩個(gè)幻數(shù),如果沒(méi)有就被認(rèn)為是一個(gè)沒(méi)有被分區(qū)的硬盤(pán)
主引導(dǎo)扇區(qū)包含的MBR、DPT、MN，這3個(gè)區(qū)域是操作系統(tǒng)無(wú)關(guān)的，在每塊硬盤(pán)上都存在;MBR是一段可執(zhí)行程序，由各個(gè)操作系統(tǒng)寫(xiě)入不同的代碼。 MBR的存儲(chǔ)空間限制為446字節(jié)，MBR所做的唯一的事情就是裝載第二引導(dǎo)裝載程序。Windows產(chǎn)生的MBR裝載運(yùn)行PBR;GRUB產(chǎn)生的MBR 裝載運(yùn)行g(shù)rldr。
3、操作系統(tǒng)引導(dǎo)過(guò)程
主引導(dǎo)記錄(MasterBootRecord，MBR)：512字節(jié)，位于硬盤(pán)的第一個(gè)扇區(qū);可存放一小段程序及主分區(qū)表。MBR的boot code占用其中的前446個(gè)字節(jié)，隨后的64個(gè)字節(jié)為DPT(Disk Partition Table，硬盤(pán)分區(qū)表)。
XP系統(tǒng)引導(dǎo)過(guò)程是，BIOS自檢后,DPT把系統(tǒng)控制權(quán)交給硬盤(pán)第一個(gè)分區(qū)的PBR(Partition Boot Record)，XP的PBR會(huì)去找這個(gè)分區(qū)的ntldr，之后是boot.ini,選擇啟動(dòng)的系統(tǒng)后load注冊(cè)表,交控制權(quán)給ntoskrnl,然后加載驅(qū)動(dòng),系統(tǒng)配置等等。
Vista的PBR不再找ntldr,而是找bootmgr,這個(gè)文件也是保存在硬盤(pán)第一個(gè)分區(qū)的根目錄下.之后,bootmgr去找同路徑下的\boot\BCD. BCD這個(gè)文件實(shí)際是一個(gè)注冊(cè)表文件,里面的數(shù)據(jù)保存了系統(tǒng)的引導(dǎo)信息,如果是多系統(tǒng)引導(dǎo),會(huì)提供引導(dǎo)的界面內(nèi)容. 如果是單Vista系統(tǒng),控制權(quán)會(huì)交給winload.exe,之后再去找ntoskrnl.exe.
擴(kuò)展引導(dǎo)記錄(ExtendedBootRecord，EBR)：512字節(jié)，位于擴(kuò)展分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)，存放邏輯分區(qū)信息。
分區(qū)引導(dǎo)區(qū)(PartitionBootRecord，PBR)：512字節(jié)，位于每個(gè)非擴(kuò)展主分區(qū)及每個(gè)邏輯分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū);可存放小段程序。
活動(dòng)分區(qū)(ActivePartition)：可將所有主分區(qū)和邏輯分區(qū)中的一個(gè)標(biāo)識(shí)為Active，表示系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)即加載運(yùn)行其PBR程序的分區(qū)。
DBR ： DOS引導(dǎo)記錄(DOS Boot Record)應(yīng)稱為OBR(OS Boot Record)，意思是活動(dòng)分區(qū)的PBR，即操作系統(tǒng)引導(dǎo)記錄。
二、分區(qū)概念
一個(gè)硬盤(pán)的分區(qū)有Primary(主分區(qū))、Extended(擴(kuò)展分區(qū))、Logical(邏輯分區(qū))三種。
1、主分區(qū)
如果你只有一個(gè)硬盤(pán)，那么這個(gè)硬盤(pán)肯定應(yīng)該有一個(gè)主分區(qū)，以前DOS必須在主分區(qū)才能啟動(dòng)。建立主分區(qū)的最大用途便是安裝操作系統(tǒng)，另外如果你有多個(gè)主分區(qū)，那么只有一個(gè)可以設(shè)置為活動(dòng)分區(qū)(Active)，操作系統(tǒng)就是從這個(gè)分區(qū)啟動(dòng)的，當(dāng)然了，只允許有一個(gè)活動(dòng)分區(qū)，所謂的“激活分區(qū)”就是將某個(gè)主分區(qū)設(shè)置為活動(dòng)分區(qū)。
2、擴(kuò)展分區(qū)
因?yàn)橹鞣謪^(qū)有先天的限制(最多只能有4個(gè))，擴(kuò)展分區(qū)就是為了解決這種限制應(yīng)運(yùn)而生的，但是需要記住的是：它可是不能直接用來(lái)保存資料的，擴(kuò)展分區(qū)的主要功能就是讓你在其中建立邏輯分區(qū)，而且事實(shí)上只能建立20多個(gè)。
3、邏輯分區(qū)(邏輯驅(qū)動(dòng)器)
從上面的介紹你可以了解到，邏輯分區(qū)并不是獨(dú)立的分區(qū)，它是建立在擴(kuò)展分區(qū)中的二級(jí)分區(qū)，而且在DOS/WINDOWS下，這樣的一個(gè)邏輯分區(qū)對(duì)應(yīng)于一個(gè)邏輯驅(qū)動(dòng)器(Logical Driver)，我們平時(shí)說(shuō)的D: E:........一般指的就是這種邏輯驅(qū)動(dòng)器。
4、分區(qū)的限制
一個(gè)硬盤(pán)最多只能劃分為4個(gè)主分區(qū)，或者是3個(gè)主分區(qū)加上一個(gè)擴(kuò)展分區(qū)，這是因?yàn)樵谟脖P(pán)的開(kāi)頭，也就是主引導(dǎo)扇區(qū)總共512字節(jié)存放著MBR占 446bytes，DPT分區(qū)表占64bytes以及硬盤(pán)有效標(biāo)志占2bytes，由于記錄空間只有那么大，所以也只能記錄這4個(gè)分區(qū)的信息。
三、一般單操作系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程
1.BIOS加載并啟動(dòng)保存在硬盤(pán)MBR中的引導(dǎo)程序，該引導(dǎo)程序一般在操作系統(tǒng)安裝時(shí)寫(xiě)入
2.MBR引導(dǎo)程序掃描所有分區(qū)表，找出活動(dòng)分區(qū)(WindowsMBR程序只會(huì)在MBR中的分區(qū)表中查找活動(dòng)分區(qū)，即Windows只能安裝在主分區(qū);Linux無(wú)此限制)
3.MBR引導(dǎo)程序加載并啟動(dòng)保存在活動(dòng)分區(qū)PBR中的引導(dǎo)程序
4.活動(dòng)分區(qū)PBR中的引導(dǎo)程序加載并啟動(dòng)安裝在其上的操作系統(tǒng)(例如對(duì)Win98，定位并執(zhí)行io.sys;對(duì)WinXP，定位并執(zhí)行 ntoskrnl.exe;對(duì)于Linux，定位并執(zhí)行vmlinuz-xxx內(nèi)核映像)。顯然PBR引導(dǎo)程序與操作系統(tǒng)密切相關(guān)，一般在操作系統(tǒng)安裝時(shí)寫(xiě)入。
總結(jié)為：BIOS–>MBR—>;PBR–>OS files
四、修改標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)按需啟動(dòng)指定操作系統(tǒng)
使用BootLoader等軟件置換MBR中的引導(dǎo)程序或PBR中的引導(dǎo)程序，如 Windows的NTBoot Loader，Linux下的Lilo、Grub等。Windows NTBoot Loader一般用于在一臺(tái)機(jī)器上安裝多個(gè)Windows系統(tǒng);Lilo或Grub用于在一臺(tái)機(jī)器上安裝多個(gè)Linux系統(tǒng)或同時(shí)安裝Linux和 Windows系統(tǒng)。
五、MBR損壞及修復(fù)
mbr的損壞不會(huì)危及數(shù)據(jù)，復(fù)也很簡(jiǎn)單，重寫(xiě)mbr就是，dos下面的fdisk/mbr即可修改DOS引導(dǎo)，像DISKGEN等工具修改MBR更是隨手拈來(lái)。
六、從U盤(pán)或移動(dòng)硬盤(pán)啟動(dòng)操作系統(tǒng)的步驟
1、U盤(pán)格式化后(FAT32或NTFS都可以)，把U盤(pán)激活成活動(dòng)分區(qū)(可使用DiskGenius硬盤(pán)分區(qū)軟件)
2、寫(xiě)入U(xiǎn)盤(pán)活動(dòng)分區(qū)的PBR，以達(dá)到PBR讀取bootmgr文件的目的(可使用Vista或windows7自帶的 bootsect.exe 進(jìn)行操作)
3、復(fù)制相應(yīng)啟動(dòng)文件到U盤(pán)根目錄
4、修改bios啟動(dòng)順序從U盤(pán)啟動(dòng)即可
移動(dòng)硬盤(pán)：開(kāi)機(jī)識(shí)別成 USB-HDD
在XP中格式化成FAT32、NTFS格式的U盤(pán)：開(kāi)機(jī)出現(xiàn)在BIOS的Removable Device中，識(shí)別成USB-ZIP，默認(rèn)為主分區(qū)非活動(dòng)分區(qū)。可以用DiskGenius激活為活動(dòng)分區(qū)，再開(kāi)機(jī)識(shí)別為USB-HDD。
量產(chǎn)成HDD的U盤(pán)：開(kāi)機(jī)出現(xiàn)在BIOS的Hard Disk中，識(shí)別成USB-HDD，默認(rèn)自動(dòng)設(shè)置為活動(dòng)分區(qū)。
看了“操作系統(tǒng)的安裝與啟動(dòng)基本原理”還想看：
1.試論計(jì)算機(jī)知識(shí)培訓(xùn)論文
4.電腦系統(tǒng)安裝步驟 裝機(jī)必學(xué)安裝系統(tǒng)過(guò)程