電腦主機啟動按鈕?[PConline 雜談]對于身邊我們早已習以為常的事情,往往會忽略其背後更多原理,但是被人突然問起來原因的時候,卻又說不出其所以然,不知道大家有沒有這樣體驗?正如有人問你,電腦是如何開機呢?相信你肯定會很幹脆回答道,“按下開機建”,現在小編就來說說關于電腦主機啟動按鈕?下面内容希望能幫助到你,我們來一起看看吧!
[PConline 雜談]對于身邊我們早已習以為常的事情,往往會忽略其背後更多原理,但是被人突然問起來原因的時候,卻又說不出其所以然,不知道大家有沒有這樣體驗?正如有人問你,電腦是如何開機呢?相信你肯定會很幹脆回答道,“按下開機建。”
那問題來了,你有沒有想過電腦開機背後原理呢?按下了開機鍵後硬件部分會發生什麼反應?又是如何通過CPU、内存、顯卡、主闆等硬件将硬盤搭載的系統啟動,以便我們使用呢?
如果你組裝過電腦或看過電腦組裝視頻,可能對機箱線路構成有大概印象,它們分别負責硬盤指示燈、音頻接口、開機和重啟的指示燈、機箱上面USB接口及開機按鍵的正常工作。
當你按下電腦電源鍵的時候,其實是将主闆上的兩個負責開機的針腳進行“短接”。于是出現按下電源鍵開不了機的情況時,一些專業人士會将主闆的連接線拔掉,再通過螺絲刀将主闆的電源開關線“PowerSW”來連接兩個接線柱,實現“短接”開機。有趣的是,這兩個接口不能一直連接在一起,否則電腦會關機。
說到接口方面,主機的主闆提供CPU、AGP、PCI插槽、USB端口以及PS/2接口等在通信速度存在比較大的區别。如何解決不同插槽通信速度差異?主闆給CPU、SATA、USB設備提供不同的時鐘頻率,從而保證這些硬件能正常運行。
此外,當你按下電腦電源鍵給微控制器發出了Reset信号的時候,主闆會經過一系列的轉換後,開始啟動電腦裡面的一塊芯片,這塊芯片裡面有一個程序叫做“基本輸出輸入系統”,也就是我們常說的BIOS。
此時,BIOS會先檢查,也就是“硬件自檢”,主要是檢查電腦的硬件能不能滿足電腦正常運行的基本條件,如果硬件出現問題,主闆會發出不同含義的蜂鳴,電腦也不會正常啟動。
BIOS自檢完畢後将按照BOOT順序列表逐一檢查。如果光驅/軟驅在前,BIOS會自動檢測是否有光盤/軟盤在内,如果有光盤/軟盤,BIOS會嘗試使用光盤軟盤對系統進行引導,USB啟動亦是如此。
如果當前光盤/軟盤/USB存儲設備内沒有相關的引導文件,BIOS會自動跳轉到下一個BOOT項目,一直按照BOOT順序表進行到有可執行的項目為止。接着,BIOS把控制權轉交給下一階段的啟動程序,再到啟動系統的階段。
此時,BIOS需要知道,"下一階段的啟動程序"具體存放在哪一個設備,等于BIOS需要有一個外部儲存設備的排序,排在前面的設備就是優先轉交控制權的設備。這種排序叫做"啟動順序",打開BIOS的操作界面,裡面有一項就是"設定啟動順序"。
當BIOS按照硬盤的順序啟動後,這時候電腦把控制權轉交給了第一位的硬盤,給到硬盤搭載的系統來控制,讀取該設備的第一個扇區,也就是讀取最前面的512個字節,稱作“主引導記錄”。如果這512個字節的最後兩個字節是0x55和0xAA,表明這個設備可以用于啟動。如果不是,表明設備不能用于啟動,控制權于是被轉交給"啟動順序"中的下一個設備。
“主引導記錄”僅起到引導的作用,告訴電腦要去硬盤中的哪一個部分去尋找操作系統,“主引導記錄”還有一部分記錄了硬盤的分區表,也就是将硬盤裡面的分區情況記錄了下來,由于每個區可以安裝不同的操作系統,這是時候,“主引導記錄”必須知道将控制權轉交給哪個區。
如果每個扇區為512個字節,這意味着單個分區最大不超過2TB,考慮到扇區的邏輯地址是32位,所以單個硬盤可利用的空間最大也不超過2TB。如果想使用更大的硬盤,隻有2個方法,一是提高每個扇區的字節數,二是增加扇區總數。
由于計算機的控制權就要轉交給硬盤的某個分區,會出現了三種情況。
第一種情況,卷引導記錄。盤的四個主分區裡面,隻有一個是激活的。計算機會讀取激活分區的第一個扇區,叫做卷引導記錄。而卷引導記錄的作用主要是告訴電腦,操作系統在這個分區裡的位置後,計算機就會加載操作系統了。
第二種情況,擴展分區和邏輯分區。随着硬盤容量越來越大,四個主分區已經不夠了,需要更多的分區。不過分區表隻有四項,因此規定有且僅有一個區可以被定義成擴展分區。所謂擴展分區指的是這個區裡面又分成多個區,而這種分區裡面的分區,就叫做邏輯分區。
電腦先讀取擴展分區的第一個扇區被稱為“擴展引導記錄”,它裡面也包含一張64字節的分區表,但最多隻有兩個邏輯分區,計算機接着讀取第二個邏輯分區的第一個扇區,再從裡面的分區表中找到第三個邏輯分區的位置,以此類推,直到某個邏輯分區的分區表隻包含它自身為止。從這裡看到,擴展分區可以包含無數個邏輯分區,但在日常中很少通過這種方式啟動操作系統,除非操作系統确實安裝在擴展分區,否則采用第三種情況。
第三種情況,啟動管理器。在啟動管理器後,計算機讀取"主引導記錄"前面446字節的機器碼之後,不再把控制權轉交給某一個分區,而是運行事先安裝的"啟動管理器"(bootloader),由用戶選擇啟動哪一個操作系統。
到了這一階段,控制權交給了操作系統後,操作系統的内核将載入内存。内核加載成功後,第一個運行的程序。這時根據配置文件産生init進程。然後,init線程加載系統的各個模塊,比如窗口程序和網絡程序,直至跳出登錄界面,等待用戶輸入用戶名和密碼。
總結
看完上面介紹後,大家對電腦按下開機鍵産生一系列奇妙的變化有了更深的感知,不知道有沒有被這精密的設計震撼到呢?小小的按鈕,大大的世界,希望大家擁有一雙善于發現“美”的眼睛,還能繼續探索美麗背後的原理,做個生活觀察家。
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