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操作系统引导
考情分析
OS 引导过程是近年选择题新增考点,了解完整流程即可。🔥 低频。
操作系统本身也是一个程序,但它负责加载所有程序——那"第一个程序"是谁来加载的?
操作系统引导过程
计算机从按下电源到操作系统运行,经历以下步骤:
各阶段详解
① 加电与 CPU 复位
- CPU 加电后从一个固定的物理地址(如 0xFFFF0)开始取指令执行
- 该地址指向 ROM 中的 BIOS/UEFI 固件——整个启动过程就像接力赛:BIOS 跑第一棒找到 MBR,MBR 跑第二棒找到活动分区,最终把接力棒交给 OS 内核
② BIOS/UEFI
| 项目 | BIOS | UEFI |
|---|---|---|
| 存储位置 | ROM | Flash ROM |
| 功能 | 硬件自检、引导加载 | 功能更强,支持大硬盘 |
| 分区方案 | MBR | GPT |
③ POST(Power-On Self-Test)
对关键硬件进行检测:内存、显卡、键盘等。检测失败会发出蜂鸣或错误提示。
④ 主引导记录(MBR)
磁盘的第 0 扇区(512 字节):
| 内容 | 大小 | 说明 |
|---|---|---|
| 引导程序 | 446 字节 | 负责找到并加载活动分区 |
| 分区表 | 64 字节 | 4 个分区表项,每项 16 字节 |
| 结束标志 | 2 字节 | 0x55AA |
⑤⑥ 找到活动分区并读取 PBR
- MBR 中的引导程序扫描分区表,找到标记为活动的分区
- 读取该分区的第一个扇区(PBR,分区引导记录)
- PBR 中的程序负责加载 OS 内核文件
⑦⑧ 加载内核并初始化
- 将操作系统内核从磁盘加载到内存
- 内核初始化:建立数据结构、启动设备驱动、创建初始进程
关键概念
| 概念 | 说明 |
|---|---|
| BIOS/UEFI | 固化在 ROM 中的固件,最先执行 |
| MBR | 磁盘第一个扇区,包含引导程序和分区表 |
| PBR | 活动分区的第一个扇区,包含 OS 加载程序 |
| 引导程序 | 一级一级地加载,最终将 OS 内核装入内存 |
考研高频考点
- 🔥🔥 操作系统引导的完整流程(BIOS→MBR→PBR→内核)
- 🔥 MBR 在磁盘第 0 扇区,大小 512 字节
- 🔥 BIOS 存放在 ROM 中,开机时最先执行
OS 启动后管理的是真实的物理硬件,但有时候我们想在一台机器上同时运行多个操作系统——下一篇来看虚拟机是怎么做到这一点的。