Windows引導過程

Windows作為最流行的個人計算機操作系統，成為了我們學習、工作和生活的一部分。平時使用計算機，我們都得先按下電源鍵然後等待Windows啟動，初始化，進入歡迎頁面，啟動完成。會不會覺得整個過程比較神奇，想一探究竟？其實整個啟動過程經曆了多個階段，接下來小編将一一講述每一個階段，揭開它們神秘的面紗。

通電後CPU首先執行的是主闆引導程序，主闆引導程序可分為BIOS和UEFI。BIOS是最早的方案，搭配MBR分區使用，BIOS逐漸被UEFI代替，UEFI一般搭配GPT分區使用，所以引導過程會有兩種情況：

• BIOS MBR
• UEFI GPT

這兩種情況都會分别介紹。

UEFI

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）以靈活擴展、引導更省時等特性，成為了BIOS的替代方案，新推出的主闆和操作系統基本上默認使用UEFI引導，小編win10系統采用的就是UEFI引導。

如何查看自己的計算機是什麼方式引導的？

在“此電腦”上右鍵選擇“管理”，彈出“計算機管理”選擇“磁盤管理”，如果能找到一個“EFI系統分區”，那麼就是UEFI引導方式了。

UEFI一般搭配GPT分區技術使用，雖然也可以搭配MBR，但是由于MBR磁盤容量最大隻能是2TB，在磁盤容量越來越大的今天略顯不足，所以默認都是使用GPT分區技術。GPT可以做到：

• 支持容量超過2TB的磁盤；
• 使用16字節的GUID标識分區類型，不容易沖突；
• 理論上分區數目不限制（受限于Windows隻能最多識别128個分區）；
• 分區容量幾乎沒有限制，因為使用64位整數，64位整數最大值為2^64 - 1，數值非常大；
• 提供CRC檢驗，檢測數據損壞；
• 備份分區表，提高可靠性。

引導流程

1.按下電源鍵，電源向主闆以及其它設備供電，剛開始電壓不穩，主闆會持續發送RESET信号給CPU，CPU執行初始化。當電壓穩定後，主闆停止發送RESET信号，CPU開始執行指令；

2.CPU讀取UEFI指令，執行UEFI初始化，執行其它設備的初始化；

3.查找EFI分區，EFI分區不需要一定是第一個分區；

4.加載\EFI\Boot\bootx64.efi，在安裝Windows時實際上會使用\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi的内容替換到\EFI\Boot\bootx64.efi，所以\EFI\Boot\bootx64.efi其實就是\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi；

5.bootmgfw.efi會讀取BCD文件，BCD是一個數據庫文件，如果包含多個系統，信息會包含在BCD中，通過顯示一個系統列表供用戶選擇；

6.BCD中包含每個系統的引導文件的路徑，Windows的是\Windows\System32\winload.efi，加載到内存中并執行；

7.winload.efi讀取\Windows\bootstat.dat文件，有需要則顯示引導菜單，比如安全引導等等；接着加載内核程序Ntoskrnl.exe，相關輔助HAL.dll、CI.dll、PSSHED.dll、BootVID.dll，把CPU執行權交給内核程序；

8.内核程序執行系統初始化。

通過上面的流程可知道，引導相關的文件都存放在EFI系統分區中，下圖是小編win10的EFI系統分區的一些文件：

BIOS

BIOS（Basic Input Output System）是最早的引導方案并使用了相當長的一段時間，所以在Win8、Win7、WinXP以及更早的版本都能找到BIOS的引導存在。BIOS隻支持MBR分區技術，所以GPT并不适合BIOS。

引導流程

1.上電并穩定後，CPU執行地址0xFFFF0h處指令，此處為BIOS程序；

2.BIOS進行硬件自檢，沒有問題後加載硬盤的第一個扇區到内存0x7c00h處，第一個扇區為MBR（Master Boot Record），MBR包含執行程序和分區表；

3.CPU開始執行MBR程序，查找第一個活動分區，把活動分區的第一個扇區加載到内存中，活動分區第一個扇區為PBR（Partition Boot Record）；

4.CPU開始執行PBR，第一個指令就是跳過BPB（BIOS Parameter Block）到可執行代碼處；BPB包含比較多參數，有族的大小、MFT記錄大小、MFT位置等，用于讀取NTFS文件；

5.PBR讀取VBR（Volume BootRecord，占用分區開始的16扇區）剩餘的15扇區到内存中；接着CPU跳轉到0x07C0:027A處，執行BOOTMGR代碼（第二個扇區中）；

6.開始尋找bootmgr.exe，找不到則尋找ntldr.exe（win vista之前的系統）；

7.CPU加載并跳轉到bootmgr.exe處執行，讀取BCD文件，如果含有多個系統，則列舉顯示供用戶選擇；

8.選擇的是Windows則讀取winload.exe文件到内存中，CPU跳轉到winload.exe處執行，讀取文件\windows\bootstat.dat，有需要則顯示引導菜單，比如安全引導等等；接着加載内核程序Ntoskrnl.exe，相關輔助HAL.dll、CI.dll、PSSHED.dll、BootVID.dll，把CPU執行權交給内核程序；

9.内核程序執行系統初始化。

可見BIOS引導更多的是通過MBR去引導系統，UEFI則主導整個引導過程。

結束語

在啟動計算機的過程中，難免會遇到各種各樣的問題，比如藍屏、黑屏等等，掌握了其啟動的流程，将有利于我們對各類故障進行排查和修複。

以上就是關于今天的全部内容，下期将給大家帶來《容器如何使用tini作為啟動進程》，敬請期待~

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