系统启动过程详解.docx

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系统启动过程详解

要问我其中的细节,我不是操作系统专家,作为程序员了解操作系统是必要的.当然一直想写个操作系统,也算对得起程序员这个称号.有志道合的请留言,一起开发个操作系统.哈哈!

Windows2000/XP启动过程详解Windows2000/XP是一个优秀的操作系统,它功能强大,安全稳定,深受广大电脑用户青睐。

但在使用过程中,我们明显地感觉到它的启动时间比Windows98要延长许多,比之Windows98更能考验人的耐性。

那么在这段让人忍无可忍但又不可不忍的时间中,系统究竟做了些什么工作哪,别急，，容俺慢慢道来，咱看一看它究竟为何如此龟速。

在基于INTEL的计算机上,Windows2000/XP的启动过程大致可分为5个步骤:

预启动,启动,装载内核,初始化内核以及用户登录。

下面分别展开介绍：

一.预启动首先计算机通电进行自检,并由BIOS（即基本输入输出系统）完成基本硬件配置,然后读取硬盘的MBR（主引导记录）检查硬盘分区表以确定引导分区,并将引导分区上的操作系统引导扇区调入内存中执行,此处即执行NTLDR（操作系统加载器）文件。

*Windows2000/XP支持多重启动。

它在安装时会首先将已存在的其它操作系统引导扇区保存为BOOTSECT.DOS文件（位于活动分区根目录下）,并修改系统引导扇区,以便系统启动时加载NTLDR文件,从而达到多重启动的目的。

而Windows98则不具备这个功能，因此如果先装好Windows2000/XP后再装Windows98会破坏掉Windows2000/XP的引导记录，导致2000/XP不能启动。

二.启动1.首先进行出始化,NTLDR会把处理器从实模式转换为32位保护模式。

2.读取BOOT.INI文件。

该文件位于活动分区根目录下,它的作用是使系统在启动过程中出现选择菜单,由用户选择希望启动的操作系统。

如果选择启动Windows2000/XP,NTLDR会继续引导进行以下过程;如果选择为非Windows2000/XP系统,NTLDR则会读取系统引导扇区副本BOTSECT.DOS转入启动相应系统。

*其中[BOOTLOADER]即操作系统加载器,指定系统选择菜单默认等待时间和默认引导的操作系统。

可手工修改或在控制面板中修改，为了保险起见，建议在控制面板中修改。

依次选择控制面板-〉系统-〉高级->启动和故障恢复，即可更改相关设置。

（在WindowsXP中还有另一种方法，即运行msconfig（系统配置实用程序）。

[OPERATINGSYSTEMS]段指定操作系统列表,由双引号括起来的部分就是列表所显示的内容,可任意修改,使其更加个性化。

*形如MULTI（0）DISK（0）RDISK（0）PARTITION

（1）格式的语句被称为ARC路径,它的格式为:

MULTI（）——指定磁盘控制器（若为SCSI控制器,则此处应替换为SCSI（））；DISK（）——指定SCSI设备编号（对于MULTI该处值始终为0）；RDISK（）——指定IDE设备编号（对于SCSI,此处被忽略）；PARTITION（）——指定分区编号。

除分区编号由1开始外,其余编号均从0开始。

参数/FASTDETECT表示禁用串行鼠标检测,是系统默认值。

还有几个常见参数:

MAXMEM——指定Windows2000/XP可用内存容量;BASEVIDEO——使用标准VGA显示驱动程序;NOGUIBOOT——启动过程中不显示图形屏幕;SOS——加载设备驱动程序时显示其名称。

*在操作系统选择菜单中的中文字体由位于活动分区根目录下的BOOTFONT.BIN文件提供。

3.系统加载NTDETECT.COM文件。

由它来检测机器硬件,如并行端口,显示适配器等等,并将收集到的硬件列表返回NTLDR用于以后在注册表中注册保存。

4.如果Windows2000/XP有多个硬件配置文件,此时会出现选择菜单,等待用户确定要使用的硬件配置文件,否则直接跳过此步,启用默认配置。

*硬件配置文件是指保存计算机特定硬件配置的系统文件。

可以创建多个不同的硬件配置文件以满足计算机在不同场合的应用。

可以依次选择控制面板-〉系统->硬件-〉硬件配置文件作出修改。

三.装载内核引导过程开始装载Windows2000/XP内核NTOSKRNL.EXE。

这个文件位于Windows2000/XP安装文件夹下的SYSTEM32文件夹中。

随后,硬件抽象层（HAL）被引导进程加载,完成本步骤。

*硬件抽象层（HAL）:

隐藏特定平台的硬件接口细节,为操作系统提供虚拟硬件平台,使其具有硬件无关性,可在多种平台上进行移植。

四.初始化内核内核完成初始化,NTLDR将控制权转交Windows2000/XP内核,后者开始装载并初始化设备驱动程序,以及启动WIN32子系统和WINDOWS2000/XP服务。

五.用户登录开始登录进程。

由WIN32子系统启动WINLOGON.EXE,并由它启动LOCALSECURITYAUTHORITY（LSASS.EXE）显示登录对话框。

用户登录后,WINDOWS2000/XP会继续配置网络设备和用户环境。

最后,伴随着微软之声和我们熟悉的个性化桌面,WINDOWS2000/XP漫长的启动过程终于完成。

呵，是不是睡着了，醒醒吧，系统启动成功，您现在该干嘛就干嘛！

本文来自CSDN博客，转载请标明出处：

1

·Windows XP 操作系统启动过程概述

（1） 

从按下计算机开关启动计算机，到登入到桌面完成启动，一共经过了以下几个阶段：

1. 预引导（Pre-Boot）阶段； 

2. 引导阶段； 

3. 加载内核阶段； 

4. 初始化内核阶段； 

5. 登陆。

每个启动阶段的详细介绍 

a） 预引导阶段 

在按下计算机电源使计算机启动，并且在Windows XP专业版操作系统启动之前这段时间，我们称之为预引导（Pre-Boot）阶段，在这个阶段里，计算机首先运行Power On Self Test（POST），POST检测系统的总内存以及其他硬件设备的现状。

如果计算机系统的BIOS（基础输入/输出系统）是即插即用的，那么计算机硬件设备将经过检验以及完成配置。

计算机的基础输入/输出系统（BIOS）定位计算机的引导设备，然后MBR（Master Boot Record）被加载并运行。

在预引导阶段，计算机要加载Windows XP的NTLDR文件。

b） 引导阶段 

Windows XP Professional引导阶段包含4个小的阶段。

首先，计算机要经过初始引导加载器阶段（Initial Boot Loader），在这个阶段里，NTLDR将计算机微处理器从实模式转换为32位平面内存模式。

在实模式中，系统为MS-DOS保留640kb内存，其余内存视为扩展内存，而在32位平面内存模式中，系统（Windows XP Professional）视所有内存为可用内存。

接着，NTLDR启动内建的mini-file system drivers，通过这个步骤，使NTLDR可以识别每一个用NTFS或者FAT文件系统格式化的分区，以便发现以及加载Windows XP Professional，到这里，初始引导加载器阶段就结束了。

接着系统来到了操作系统选择阶段，如果计算机安装了不止一个操作系统（也就是多系统），而且正确设置了boot.ini使系统提供操作系统选择的条件下，计算机显示器会显示一个操作系统选单，这是NTLDR读取boot.ini的结果。

（至于操作系统选单，由于暂时条件不够，没办法截图，但是笔者模拟了一个）

·Windows XP 操作系统启动过程概述

（2） 

在boot.ini中，主要包含以下内容：

[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）表示磁盘控制器，disk（0）rdisk（0）表示磁盘，partition（x）表示分区。

NTLDR就是从这里查找Windows XP Professional的系统文件的位置的。

（*本文不会更详细地讲解boot.ini的组成结构，因为其与本主题关系不大，如果想了解，可以到一些专门的网站处查询相关信息。

）如果在boot.ini中只有一个操作系统选项，或者把timeout值设为0，则系统不出现操作系统选择菜单，直接引导到那个唯一的系统或者默认的系统。

在选择启动Windows XP Professional后，操作系统选择阶段结束，硬件检测阶段开始。

在硬件检测阶段中，将收集计算机硬件信息列表并将列表返回到NTLDR，这样做的目的是便于以后将这些硬件信息加入到注册表HKEY_LOCAL_MACHINE下的hardware中。

硬件检测完成后，进入配置选择阶段。

如果计算机含有多个硬件配置文件列表，可以通过按上下按钮来选择。

如果只有一个硬件配置文件，计算机不显示此屏幕而直接使用默认的配置文件加载Windows XP专业版。

引导阶段结束。

在引导阶段，系统要用到的文件一共有：

NTLDR，Boot.ini，，ntokrnl.exe，Ntbootdd.sys，bootsect.dos（可选的）。

c） 加载内核阶段 

在加载内核阶段，ntldr加载称为Windows XP内核的ntokrnl.exe。

系统加载了Windows XP内核但是没有将它初始化。

接着ntldr加载硬件抽象层（HAL，hal.dll），然后，系统继续加载HKEY_LOCAL_MACHINE\system键，NTLDR读取select键来决定哪一个Control Set将被加载。

控制集中包含设备的驱动程序以及需要加载的服务。

NTLDR加载HKEY_LOCAL_MACHINE\system\service\...下start键值为0的最底层设备驱动。

当作为Control Set的镜像的Current Control Set被加载时，ntldr传递控制给内核，初始化内核阶段就开始了。

·Windows XP 操作系统启动过程概述（3） 

d） 初始化内核阶段 

在初始化内核阶段开始的时候，彩色的Windows XP的logo以及进度条显示在屏幕中央，在这个阶段，系统完成了启动的4项任务：

内核使用在硬件检测时收集到的数据来创建了HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE键。

内核通过引用HKEY_LOCAL_MACHINE\system\Current的默认值复制Control Set来创建了Clone Control Set。

Clone Control Set配置是计算机数据的备份，不包括启动中的改变，也不会被修改。

系统完成初始化以及加载设备驱动程序，内核初始化那些在加载内核阶段被加载的底层驱动程序，然后内核扫描HKEY_LOCAL_MACHINE\system\CurrentControlSet\service\...下start键值为1的设备驱动程序。

这些设备驱动程序在加载的时候便完成初始化，如果有错误发生，内核使用ErrorControl键值来决定如何处理，值为3时，错误标志为危机/关键，系统初次遇到错误会以LastKnownGood Control Set重新启动，如果使用LastKnownGood Control Set启动仍然产生错误，系统报告启动失败，错误信息将被显示，系统停止启动；值为2时错误情况为严重，系统启动失败并且以LastKnownGood Control Set重新启动，如果系统启动已经在使用LastKnownGood值，它会忽略错误并且继续启动；当值是1的时候错误为普通，系统会产生一个错误信息，但是仍然会忽略这个错误并且继续启动；当值是0的时候忽略，系统不会显示任何错误信息而继续运行 

Session Manager启动了Windows XP高级子系统以及服务，Session Manager启动控制所有输入、输出设备以及访问显示器屏幕的Win32子系统以及Winlogon进程，初始化内核完毕。

窗体顶端

窗体底端

　　系统重装可不是一件好玩的事情：

首先得端坐在电脑桌前老老实实地回答windows安装程序提出的问题，安装好了呢，也不能闲着，还得安装驱动程序、应用程序……粗略佑计，没有半天拿不下来！

可能有朋友会说，用Ghost，既快又方便，不出五分钟，系统就恢复了，不过那只是本机备份，如果拿到别人的机器上去恢复，肯定会“水土不服”，道理很简单：

硬件、系统、网络的配置不可能都千篇一律……不过看完本文以后，你就可以轻松打造出一把万能钥匙了，随便什么机器，都可以轻松采用Ghost恢复安装的方法，10多分钟就能搞WindowsXP的安装！

　　一、做好准备工作

　　安装好WindowsXP并且利用WindowsUpdate升级最新的系统补丁（包括servicePackl和其他最新的Hotfix）。

同时安装好所需的应用程序，不过不要贪多，因为将应用程序安装在C盘里并不是值得推荐的做法，同时会造成Ghost映像文件的容量过大。

　　二、为WindowsXP减肥

　　不管是否需要将最后产生的Ghost映像文件刻录到光盘上，都应该对WindowsXP进行减肥，以尽可能地减小Ghost映像文件的容量。

可以删减的主要项目如下：

　　1．系统文件保护缓存

　　它位于C:

WINDOWSSystem32Dllcache目录下，我们只需在命令提示符窗口中运行“sfe.exe/purgecache”即可将它删除。

　　2．清空页面文件

　　在“我的电脑”上单击鼠标右键，选择“属性”。

在打开的“系统属性”对话框中选择“高级”选项卡，单击“性能”下的“设置”按钮，在打开的“性能选项”对话框中选择“高级”选项卡，再单击右下角的“更改”按钮，打开“虚拟内存”对话框。

默认情况下虚拟内存文件保存在WindowsXP的安装目录下，我们只需选择下面的“无分页文件”选项，再单击“设置”按钮即可。

重新启动计算机后虚拟内存文件即被删除。

注意做好硬盘映像文件后，再重设虚拟内存。

　　3．关闭系统还原功能

　　在打开的“系统属性”对话框中选择“系统还原”选项卡，选中“在所有驱动器上关闭系统还原”前的复选框即可。

　　4．其他方法

　　我们还可以采用其他的如删除帮助文档、删除不需要的输人法、字体文件等常规“减肥”方法来进一步减小WindowsXP所在分区的大小。

　　三、对驱动程序做手术

　　由于我们要制作的是一个万能的WindowsXPGhost文件，目标计算机上的硬件配置和当前计算机的配置肯定不完全相同，因此我们要将当前计算机上的设备驱动程序删除。

　　1.删除普通驱动程序

　　①在“运行”对话框里输人“devmgrnt.rnsc”并回车，打开“设备管理器”控制台窗口。

　　②找到网络适配器，鼠标右键单击其下的网卡设备名称，在弹出菜单上单击“卸载”菜单项。

　　③再用类似的方法卸载通用串行总线控制器、视频游戏控制器、显卡、声卡等设备驱动程序。

这里要注意的是，如果系统提示需要重新启动，一定不要重启机器，以免系统自作主张，重新安装驱动程序。

　　2.更新ACPI属性

　　然后我们要把计算机的ACPI属性更改为StandardPC，这是因为如果目标计算机中有不同类型的ACPI，则新克隆的目标计算机就无法实现电脑软关机，并且可能会在第一次启动后崩溃！

更改步骤如下：

　　①在设备管理器控制台窗口用鼠标右键单击“计算机”→“ACPIUniprocessorPC”，在弹出菜单上单击“更新驱动程序”菜单项；

　　②在打开的“硬件更新向导”对话框里选中“从列表或指定位置安装（高级）”选项，并单击“下一步”按钮；

　　③在接下来的页面里选中“不要搜索，我要自己选择要安装的驱动程序”选项，并单击“下一步”按钮；

　　④然后选择“StandsrdPC”选项，并根据屏幕提示一路Next,只是最后提示是否重新启动时，一定不要重启！

　　3.更新IDE控制器属性

　　对设备驱动程序的最后一步手术是更改IDEATA/ATAPI控制器。

这一步非常重要，因为大家知道，不同的主板，例如Intel、Nforce2、VIA等主板，其IDEATA/ATAPI控制器的驱动程序有很大的差别，根本无法通用！

　　①在设备管理器控制台窗口用鼠标右键单击IDEATA/ATAPI控制器、Intel（r）82371AB/EBBusMasterIDEController，在弹出菜单上单击“更新驱动程序”菜单项；

　　②在打开的“硬件更新向导”对话框里选中“从列表或指定位置安装（高级）”选项，并单击“下一步”按钮；

　　③在接下来的页面里选中“不要搜索，我自己选择要安装的驱动程序”选项，并单击“下一步”按钮；

　　④然后选择“标准的双通道PCIIDE控制器”选项，并根据屏幕提示一路Next，只是最后提示是否重新启动时，一定不要重启！

　　四、准备主映像文件

　　删除了“母机”上的驱动程序，还不能说已经马到成功。

　　这是因为每一台计算机都有一个惟一的安全标识符（SID:

securityidentifier），如果直接把磁盘映像复制到其他计算机上，那么其他计算机都有会具有同样的SID，所以需要用Sysprep工具去除“母机”的SID，从而强迫目标计算机产生新的SID。

　　1.自动应答文件

　　在目标计算机恢复克隆备份时，系统会开始一个Mini-Setup向导过程，该向导会提示我们输人特定的计算机变量，例如管理员密码、计算机名等等。

但是由于在克隆备份里去除了驱动程序，所以在这个阶段无法使用键盘、鼠标进行交互。

不过我们可以创建一个自动安装应答文件，让这个应答文件自动回复安装程序提出的问题。

　　①把WindowsXP安装光盘插人光驱，将SUPPORTTOOLS目录下的DEPLOY.CAB文件释放到C:

Sysprep目录；

　　②然后运行其中的setupmgr.exe文件，在出现选择安装类型界面中选择“Sysprep安装”选项；

　　③根据屏幕提示填入必要的信息，一直单击“Next”按钮，直至最后进人保存配置文件的对话框，一定要确保最后的安装脚本路径是C:

SysprepSysprep.inf。

　　2．重新封装

　　现在可以利用Sysprep工具去除“母机”的SID，很简单：

运行C:

Sysprep目录下的Sysprep.exe程序，然后在打开的窗口中单击“重新封装”按钮。

接下来会提示下一次启动时将重新生成SID，单击“确定”按钮，稍等片刻，计算机将会自动关闭。

　　五、克隆主映像文件

　　计算机关闭之后，我们就可以用Ghost2003启动盘引导计算机，然后依次单击“Local→Partition→ToImage”命令，指定源分区为C盘，再设置Ghost映像文件的路径和文件名，开始备份。

备份结束后，我们就拥有了一个万能的WindowsXP映像文件！

Windows XP启动过程剖析（2008-09-0522:

42:

08）

标签：

it 

分类：

电脑经验

根据Digg统计数据，先看2008年2月份操作系统的市场占有率的数据。

2008年6月，在桌面市场，Windowsxp的市场占有率为71.2%，Vista为16.14%，MacIntell为5.25%，MacOS为2.69%，Windows2000为2.11%，Linux为0.80%，WindowsXP还是以绝对优势占据了这个市场，当然也迫使微软不得把延迟XP的服务时间。

Linux虽然声声入耳，可是实际情况实在不容乐观，Linus的妈妈和妹妹都使用WindowsXP就是一个很好的例证。

我们很多人天天启动WindowsXP，可是系统究竟是怎么启动的，可能很多人并不清楚，我们一起来看看。

预引导过程：

第一步：

当我们按下电源开关时，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不太稳定，主板上的控制芯片组会向CPU发出并保持一个RESET（重置）信号，让CPU内部自动恢复到初始状态，但CPU在此刻不会马上执行指令。

当芯片组检测到电源已经开始稳定供电了（当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情），它便撤去RESET信号（如果是手工按下计算机面板上的Reset按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET信号），CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令，从前面的介绍可知，这个地址实际上在系统BIOS的地址范围内，无论是AwardBIOS还是AMIBIOS，放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统BIOS中真正的启动代码处。

注意，这里说的是复杂指令集的CPU，包括Intel、AMD和Via的CPU，而国产的龙芯则不一样，这里就不展开了。

　　第二步：

系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power－OnSelfTest，加电后自检），POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存和显卡等设备。

由于POST是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误，例如没有找到内存或者内存有问题（此时只会检查640K常规内存），那么系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。

在正常情况下，POST过程进行得非常快，我们几乎无法感觉到它的存在，POST结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。

　　第三步：

接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS，存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处，系统BIOS在这个地方找到显卡BIOS之后就调用它的初始化代码，由显卡BIOS来初始化显卡，此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息，介绍生产厂商、图形芯片类型等内容，不过这个画面几乎是一闪而过。

系统BIOS接着会查找其它设备的BIOS程序，找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。

　　第四步：

查找完所有其它设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。

　　第五步：

接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试的进度。

不少计算机的默认的BIOS设置要自检内存，因此大家可以看到内存容量数字不断变化，直到计算机最大物理内存容量，当然你可以按ESC键取消自检，或者在BIOS中关闭。

　　第六步：

内存测试通过之后，系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD－ROM、串口、并口、软驱等设备，另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程