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计算机启动过程

发布时间:2011-12-24 10:20     点击:    关注官方微博:

对于电脑用户来说,打开电源启动电脑几乎是每天必做的事情,但计算机在显示这些启动画面的时候在做什么呢?大多数用户都未必清楚了。下面就向大家介绍一下从打开电源到出现Windows 9X的蓝天白云,计算机到底干了些什么工作。

 电脑的启动过程中有一个非常完善的硬件自检机制。对于采用Award BIOS的电脑来说,它在上电自检那短暂的几秒钟里,就可以完成100多个检测步骤。首先让我们了解两个基本概念:第一个是BIOS(基本输入输出系统),BIOS实际上就是被"固化"在计算机硬件中、直接与硬件打交道的一组程序,它为计算机提供最低级、最直接的硬件控制。

 计算机的很多硬件中都有BIOS,最常见的如:主板(也称为系统BIOS)、显示卡以及其它一些设备(例如IDE控制器、SCSI卡或网卡等)中都存在BIOS,其中系统BIOS是我们要介绍的主角,因为计算机的启动过程是在它的控制下进行的。BIOS程序一般被存放在主板ROM(只读存储芯片)之中,即使在关机或掉电以后,程序也不会丢失。第二个基本概念是内存的地址,通常计算机中安装有32MB、64MB或128MB的内存,为了便于CPU访问,这些内存的每一个字节都被赋予了一个地址。32MB的地址范围用十六进制数表示就是0~1FFFFFFH,其中0~FFFFFH的低端1MB内存非常特殊,因为我们使用的32位处理器能够直接访问的内存最大只有1MB,因此这1MB的低端640KB被称为基本内存,而A0000H~BFFFFH要保留给显示卡的显存使用的,C0000H~FFFFFH则被保留给BIOS使用,其中系统BIOS一般占用最后的64KB或更多一点的空间,显示卡BIOS一般在C0000H~C7FFFH处,IDE控制器的BIOS在C8000H~CBFFFH处。

 好了,了解了这些基本概念之后,下面我们就来仔细看看计算机的启动过程。

第一步:当我们按下电源开关时,电源就开始向主板和其它设备供电,此时电压还不稳定,主板控制芯片组会向CPU发出并保持一个RESET(重置)信号,让CPU初始化。当电源开始稳定供电后(当然从不稳定到稳定的过程也只是短暂的瞬间),芯片组便撤去RESET信号(如果是手动按下计算机面板上的Reset按钮来重启机器,那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET信号),CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令,这个地址在系统BIOS的地址范围内,无论是Award BIOS还是AMI BIOS,放在这里的只是一条跳转指令,跳到系统BIOS中真正的启动代码处。

第二步:系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST(Power On Self Test,加电自检),POST的主要任务是检测系统中的一些关键设备是否存在和能否正常工作,如内存和显卡等。由于POST的检测过程在显示卡初始化之前,因此如果在POST自检的过程中发现了一些致命错误,如没有找到内存或者内存有问题时(POST过程只检查640K常规内存),是无法在屏幕上显示出来的,这时系统PIOS可通过喇叭发声来报告错误情况,声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下,POST过程进行得非常快,我们几乎无法感觉到这个过程。

第三步:接下来系统BISO将查找显示卡的BIOS,存放显示卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常在C0000H处,系统BIOS找到显卡BIOS之后调用它的初始化代码,由显卡BIOS来完成显示卡的初始化。大多数显示卡在这个过程通常会在屏幕上显示出一些显示卡的信息,如生产厂商、图形芯片类型、显存容量等内容,这就是我们开机看到的第一个画面,不过这个画面几乎是一闪而过的,也有的显卡BIOS使用了延时功能,以便用户可以看清显示的信息。接着系统BIOS会查找其它设备的BIOS程序,找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化这些设备。
第四步:查找完所有其它设备的BIOS之后,系统BIOS将显示它自己的启动画面,其中包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。同时屏幕底端左下角会出现主板信息代码,包含BIOS的日期、主板芯片组型号、主板的识别编码及厂商代码等。

第五步:接着系统BIOS将检测CPU的类型和工作频率,并将检测结果显示在屏幕上,这就是我们开机看到的CPU类型和主频。接下来系统BIOS开始测试主机所有的内存容量,并同时在屏幕上显示内存测试的数值,就是大家所熟悉的屏幕上半部份那个飞速翻滚的内存计数器。这个过程我们可以在BIOS设置中选择耗时少的"快速检测"或者耗时多的"全面检测"方式。

第六步:内存测试通过之后,系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备,这些设备包括:硬盘、CD-ROM、软驱、串行接口和并行接口等连接的设备,另外绝大多数新版本的系统BIOS在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。

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