從按下計算機開關(guān)啟動計算機,到登入到桌面完成啟動,一共經(jīng)過了以下幾個階段:
1. 預(yù)引導(dǎo)(Pre-Boot)階段;
2. 引導(dǎo)階段;
3. 加載內(nèi)核階段;
4. 初始化內(nèi)核階段;
5. 登陸。
每個啟動階段的詳細介紹
a) 預(yù)引導(dǎo)階段
在按下計算機電源使計算機啟動,并且在Windows XP專業(yè)版操作系統(tǒng)啟動之前這段時間,我們稱之為預(yù)引導(dǎo)(Pre-Boot)階段,在這個階段里,計算機首先運行Power On Self Test(POST),POST檢測系統(tǒng)的總內(nèi)存以及其他硬件設(shè)備的現(xiàn)狀。如果計算機系統(tǒng)的BIOS(基礎(chǔ)輸入/輸出系統(tǒng))是即插即用的,那么計算機硬件設(shè)備將經(jīng)過檢驗以及完成配置。計算機的基礎(chǔ)輸入/輸出系統(tǒng)(BIOS)定位計算機的引導(dǎo)設(shè)備,然后MBR(Master Boot Record)被加載并運行。在預(yù)引導(dǎo)階段,計算機要加載Windows XP的NTLDR文件。
b) 引導(dǎo)階段
Windows XP Professional引導(dǎo)階段包含4個小的階段。
首先,計算機要經(jīng)過初始引導(dǎo)加載器階段(Initial Boot Loader),在這個階段里,NTLDR將計算機微處理器從實模式轉(zhuǎn)換為32位平面內(nèi)存模式。在實模式中,系統(tǒng)為MS-DOS保留640kb內(nèi)存,其余內(nèi)存視為擴展內(nèi)存,而在32位平面內(nèi)存模式中,系統(tǒng)(Windows XP Professional)視所有內(nèi)存為可用內(nèi)存。接著,NTLDR啟動內(nèi)建的mini-file system drivers,通過這個步驟,使NTLDR可以識別每一個用NTFS或者FAT文件系統(tǒng)格式化的分區(qū),以便發(fā)現(xiàn)以及加載Windows XP Professional,到這里,初始引導(dǎo)加載器階段就結(jié)束了。
接著系統(tǒng)來到了操作系統(tǒng)選擇階段,如果計算機安裝了不止一個操作系統(tǒng)(也就是多系統(tǒng)),而且正確設(shè)置了boot.ini使系統(tǒng)提供操作系統(tǒng)選擇的條件下,計算機顯示器會顯示一個操作系統(tǒng)選單,這是NTLDR讀取boot.ini的結(jié)果。(至于操作系統(tǒng)選單,由于暫時條件不夠,沒辦法截圖,但是筆者模擬了一個)
在boot.ini中,主要包含以下內(nèi)容:
[boot loader]
timeout=30
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)\WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /fastdetect
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)\WINNT="Windows Windows 2000 Professional"
其中,multi(0)表示磁盤控制器,disk(0)rdisk(0)表示磁盤,partition(x)表示分區(qū)。NTLDR就是從這里查找Windows XP Professional的系統(tǒng)文件的位置的。(*本文不會更詳細地講解boot.ini的組成結(jié)構(gòu),因為其與本主題關(guān)系不大,如果想了解,可以到一些專門的網(wǎng)站處查詢相關(guān)信息。)如果在boot.ini中只有一個操作系統(tǒng)選項,或者把timeout值設(shè)為0,則系統(tǒng)不出現(xiàn)操作系統(tǒng)選擇菜單,直接引導(dǎo)到那個唯一的系統(tǒng)或者默認的系統(tǒng)。在選擇啟動Windows XP Professional后,操作系統(tǒng)選擇階段結(jié)束,硬件檢測階段開始。
在硬件檢測階段中,ntdetect.com將收集計算機硬件信息列表并將列表返回到NTLDR,這樣做的目的是便于以后將這些硬件信息加入到注冊表HKEY_LOCAL_MACHINE下的hardware中。
硬件檢測完成后,進入配置選擇階段。如果計算機含有多個硬件配置文件列表,可以通過按上下按鈕來選擇。如果只有一個硬件配置文件,計算機不顯示此屏幕而直接使用默認的配置文件加載Windows XP專業(yè)版。
引導(dǎo)階段結(jié)束。在引導(dǎo)階段,系統(tǒng)要用到的文件一共有:NTLDR,Boot.ini,ntdetect.com,ntokrnl.exe,Ntbootdd.sys,bootsect.dos(可選的)。
c) 加載內(nèi)核階段
在加載內(nèi)核階段,ntldr加載稱為Windows XP內(nèi)核的ntokrnl.exe。系統(tǒng)加載了Windows XP內(nèi)核但是沒有將它初始化。接著ntldr加載硬件抽象層(HAL,hal.dll),然后,系統(tǒng)繼續(xù)加載HKEY_LOCAL_MACHINE\system鍵,NTLDR讀取select鍵來決定哪一個Control Set將被加載??刂萍邪O(shè)備的驅(qū)動程序以及需要加載的服務(wù)。NTLDR加載HKEY_LOCAL_MACHINE\system\service\&;下start鍵值為0的最底層設(shè)備驅(qū)動。當作為Control Set的鏡像的Current Control Set被加載時,ntldr傳遞控制給內(nèi)核,初始化內(nèi)核階段就開始了。
d) 初始化內(nèi)核階段
在初始化內(nèi)核階段開始的時候,彩色的Windows XP的logo以及進度條顯示在屏幕中央,在這個階段,系統(tǒng)完成了啟動的4項任務(wù):
內(nèi)核使用在硬件檢測時收集到的數(shù)據(jù)來創(chuàng)建了HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE鍵。
內(nèi)核通過引用HKEY_LOCAL_MACHINE\system\Current的默認值復(fù)制Control Set來創(chuàng)建了Clone Control Set。Clone Control Set配置是計算機數(shù)據(jù)的備份,不包括啟動中的改變,也不會被修改。
系統(tǒng)完成初始化以及加載設(shè)備驅(qū)動程序,內(nèi)核初始化那些在加載內(nèi)核階段被加載的底層驅(qū)動程序,然后內(nèi)核掃描HKEY_LOCAL_MACHINE\system\CurrentControlSet\service\&;下start鍵值為1的設(shè)備驅(qū)動程序。這些設(shè)備驅(qū)動程序在加載的時候便完成初始化,如果有錯誤發(fā)生,內(nèi)核使用ErrorControl鍵值來決定如何處理,值為3時,錯誤標志為危機/關(guān)鍵,系統(tǒng)初次遇到錯誤會以LastKnownGood Control Set重新啟動,如果使用LastKnownGood Control Set啟動仍然產(chǎn)生錯誤,系統(tǒng)報告啟動失敗,錯誤信息將被顯示,系統(tǒng)停止啟動;值為2時錯誤情況為嚴重,系統(tǒng)啟動失敗并且以LastKnownGood Control Set重新啟動,如果系統(tǒng)啟動已經(jīng)在使用LastKnownGood值,它會忽略錯誤并且繼續(xù)啟動;當值是1的時候錯誤為普通,系統(tǒng)會產(chǎn)生一個錯誤信息,但是仍然會忽略這個錯誤并且繼續(xù)啟動;當值是0的時候忽略,系統(tǒng)不會顯示任何錯誤信息而繼續(xù)運行
Session Manager啟動了Windows XP高級子系統(tǒng)以及服務(wù),Session Manager啟動控制所有輸入、輸出設(shè)備以及訪問顯示器屏幕的Win32子系統(tǒng)以及Winlogon進程,初始化內(nèi)核完畢。