電腦主機啓動的原理
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電腦主機啓動的原理?我們幾乎每天都要打開電腦的電源,啓動機器,然後屏幕上出現一幅幅的開機畫面。我們對這些畫面一點也不陌生,但是這些畫面背後的意義也很有意思,下面分享電腦主機啓動的原理。
計算機啓動原理
計算機的啓動 (boot) 過程分爲四個階段:
BIOS (Basic Input / Output System)
硬件自檢(POST):首先檢查計算機硬件是否能滿足基礎啓動條件
啓動順序: POST之後,BIOS需要知道下一個階段的啓動程序存放在哪個設別,需要有一個外部存儲設備的排序,這種排序叫做啓動順序(Boot Sequence)
BOIS是一個程序,BIOS中主要存放的程序包括:自診斷程序(通過讀取CMOS RAM中的內容識別硬件配置,並對其進行自檢和初始化)、CMOS設置程序(引導過程中,通過特殊熱鍵啓動,進行設置後,存入CMOS RAM中)、系統自動裝載程序(在系統自檢成功後,將磁盤相對0道0扇區上的引導程序裝入內存使其運行)和主要I/O驅動程序和中斷服務(BIOS和硬件直接打交道,需要加載I/O驅動程序)。
主引導記錄(MBR)
BIOS按照啓動順序,把控制權轉交給排在第一位的存儲設備,即根據用戶指定的引導順序,從各種設備中讀取啓動設備的MBR(Master Boot Record)並存入指定位置(0x7c000)內存中
這個存儲設備的前512個字節叫做主引導記錄(MBR)
主引導記錄的結構:
1-446 字節 : 調用操作系統的機器碼,
447-510 字節:分區表(Partition table)
511-512 字節: 主引導記錄簽名 (0x55,0xAA)
分區表:
計算機讀取設備的`第一個扇區(即最前面的512個字節),它的主要作用是告訴計算機到硬盤的哪一個位置去尋找操作系統
如果這512個字節的最後兩個字節是0x55和0xAA表明這個設備可以啓動,否則說明這個設備不可以啓動,於是把控制權轉交給啓動順序中的下一個設備
分區表的長度只有64個字節,裏面又分成四項,每項16個字節。所以一個硬盤只能最多分成四個一級分區
第1個字節:如果爲0x80,就表示該主分區是激活分區,控制權交給這個分區,四個主分區中只能有一個是激活的
第2-4個字節:主分區第一個扇區的物理位置(柱面,磁頭,扇區號等等)
第5個字節:主分區類型
第6-8個字節:主分區最後一個扇區的物理位置
第9-12個字節:該主分區第一個扇區的邏輯地址
第13-16個字節:主分區的扇區總數
也就是說,一個主分區的扇區總數不能超過 2^32
如果每個扇區爲512個字節,就意味着單個分區最大不超過2TB。再考慮到扇區的邏輯地址也是32位,所以單個硬盤可利用的空間最大也不超過2TB,如果使用更大的硬盤,只有兩個方法: 提高每個扇區的字節數,增加扇區總數
每個主分區的16個字節,由6個部分組成:
硬盤啓動
此時,計算機控制權轉交給硬盤的某個分區,這裏分成三種情況
情況一:卷引導記錄(VBR)
情況二:拓展分區與邏輯分區
情況三:啓動管理器
VBR的主要作用是告訴計算機操作系統在這個分區裏的爲止,然後引導計算機加載操作系統
拓展分區與邏輯分區:因爲主分區最多隻有四個部分,所以需要拓展分區,規定有且僅有一個分區可以被定義爲拓展分區(Extended partition)
所謂“拓展分區”,就是這個區裏面又分成多個區,這裏面的分區叫做邏輯分區(logical partition)
首先,計算機讀取拓展分區的第一個扇區,叫做拓展引導記錄(EBR),它裏面也同樣包含一個64字節的分區表,但是分區表最多隻有兩項,即最多隻有兩個邏輯分區
接下來讀取第二個邏輯分區的第一個扇區,在這裏面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只包含自己爲止。
但一般來說,很少用這種方式啓動操作系統,一般都採用啓動管理器的方式啓動操作系統
啓動管理器:
如果在啓動管理器的情況下,計算機讀取“主引導記錄”前面的446個字節的字節碼之後,不再把控制權轉交給某一個分區,而是運行是先安裝的啓動管理器(boot loader)由用戶來選擇啓動哪一個操作系統
操作系統
控制權轉交給操作系統之後,操作系統的內核首先被加載進內存
以Linux系統爲例,先載入/boot目錄下面的kernel
內核加載成功之後,第一個運行程序是/sbin/init。它根據配置文件產生init進程。這是Linux啓動之後的第一個進程,pid進程編號爲1,其他進程都是他的後代
計算機開機的時候按下電源鍵就開始從主板BIOS引導系統
有一個靜態 5V 電壓送到南橋,爲南橋裏面的 ATX 開機電路提 供工作條件(ATX 電源的開機電路是集成南橋裏面的),南橋裏面的 ATX 開機電路將開始 工作,會送一個電壓給晶體,晶體起振工作,產生振盪,發出波形。同時 ATX 開機電路會 送出一個開機電壓到主板的開機針帽的一個腳,針帽的另一個腳接地。當打開開機開關時, 開機針帽的兩個腳接通,而使南橋送出開機電壓對地短路,拉低南橋送出的開機電壓,而使 南橋裏的開機電路導通,拉低靜態 5V 電壓,使其變爲 0 電位。使電源開始工作,從而達到 開機目的。(ATX 電源裏還有一個穩壓部分,它需要靜態 5V 變爲 0 電位才能工作)。
自檢後將系統的'控制權交給硬盤引導 進入操作系統.
開機原理
ATX電源通電後,有一個5V電壓送到南橋,爲南橋裏的ATX開機電路提供電壓(ATX的電源開機電路是集成在南橋裏的),南橋裏的ATX開機電路將開始工作,會送給一個電壓給晶體,晶體開始起振工作,產生振盪,發出波形,(用示波器可以看到).同時ATX開機電路會送出一個開機電壓刀主板的開機針帽的一個腳,針帽的另一個腳接地.當打開開機開關時,開機針帽的兩個腳接通,而使南橋送出開機電壓拉低,而使南橋開機電路導通,把ATX電源開機端電壓拉低,主板通電
臺式機開機原理介紹一:
計算機開機的時候按下電源鍵就開始從主板 BIOS 引導系統 .
有一個靜態 5V 電壓送到南橋,爲南橋裏面的 ATX 開機電路提 供工作條件,南橋裏面的 ATX 開機電路將開始 工作,會送一個電壓給晶體,晶體起振工作,產生振盪,發出波形。
同時 ATX 開機電路會 送出一個開機電壓到主板的開機針帽的一個腳,針帽的另一個腳接地。當打開開機開關時
開機針帽的兩個腳接通,而使南橋送出開機電壓對地短路,拉低南橋送出的開機電壓,而使 南橋裏的開機電路導通,拉低靜態 5V 電壓,使其變爲 0 電位。使電源開始工作,從而達到 開機目的。
臺式機開機原理介紹二:
電腦開機先自檢設備,主要由主板的BIOS操作進行,通過自檢之後,纔會將權限交由 操作系統 。
操作系統啓動依次打開系統必須的服務等程序,不同的操作系統需要的開機程序也不同。
開機慢,主要是隨機啓動程序太多的緣故,清理啓動項即可加快電腦啓動速度。
關閉無用的隨機啓動項,任何外加程序都可以在使用的時候打開,免得佔用資源。
①運行中輸入:msconfig→確定打開系統配置。
②常規→點選診斷啓動→確定→重啓電腦。
③如果啓動加快,那就是啓動項太多的緣故→啓動→刪除無用的程序。
臺式機開機原理介紹三:
電腦的電源盒子內實際上有兩個電源,一個主電源,一個輔助電源。只要電腦插着市電,輔助電源是一直工作的`,而主電源在關機的狀態下不工作
只在開機的狀態下工作。輔助電源僅輸出一個+5V電壓到主板,供主板的某些電路工作,以便能實現電腦的網絡喚醒(遠程開機)等功能。
電腦的電源開關(其實不應該稱爲電源開關了,準確點應該稱爲開機按鈕)是連接到主板的,當按下時,主板上的待機電路接收到按鍵信號
便發送一個開機信號到電源盒子,通知電源盒子啓動主電源,主電源工作後送出各路電源到主板及其他設備,電腦進入開機狀態。
開機按鈕是放開手就斷開的,如果你認爲有必要,可以在開機按鈕的兩個引腳接出兩條線出來,外面再接一個按鈕,這樣機箱上的按鈕和外接的按鈕同樣有效。
但我認爲,如果你覺得按機箱上的按鈕都麻煩,還不如搞個無線的裝到機箱內, 這樣,早上醒來你可以開了電腦再起牀。
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