Windows操作系统引导过程（操作系统引导文件）

Windows引导过程

Windows作为最流行的个人计算机操作系统，成为了我们学习、工作和生活的一部分。平时使用计算机，我们都得先按下电源键然后等待Windows启动，初始化，进入欢迎页面，启动完成。会不会觉得整个过程比较神奇，想一探究竟？其实整个启动过程经历了多个阶段，接下来小编将一一讲述每一个阶段，揭开它们神秘的面纱。

通电后CPU首先执行的是主板引导程序，主板引导程序可分为BIOS和UEFI。BIOS是最早的方案，搭配MBR分区使用，BIOS逐渐被UEFI代替，UEFI一般搭配GPT分区使用，所以引导过程会有两种情况：

• BIOS + MBR
• UEFI + GPT

这两种情况都会分别介绍。

UEFI

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）以灵活扩展、引导更省时等特性，成为了BIOS的替代方案，新推出的主板和操作系统基本上默认使用UEFI引导，小编Win10系统采用的就是UEFI引导。

如何查看自己的计算机是什么方式引导的？

在“此电脑”上右键选择“管理”，弹出“计算机管理”选择“磁盘管理”，如果能找到一个“EFI系统分区”，那么就是UEFI引导方式了。

UEFI一般搭配GPT分区技术使用，虽然也可以搭配MBR，但是由于MBR磁盘容量最大只能是2TB，在磁盘容量越来越大的今天略显不足，所以默认都是使用GPT分区技术。GPT可以做到：

• 支持容量超过2TB的磁盘；
• 使用16字节的GUID标识分区类型，不容易冲突；
• 理论上分区数目不限制（受限于Windows只能最多识别128个分区）；
• 分区容量几乎没有限制，因为使用64位整数，64位整数最大值为2^64 - 1，数值非常大；
• 提供CRC检验，检测数据损坏；
• 备份分区表，提高可靠性。

引导流程

1.按下电源键，电源向主板以及其它设备供电，刚开始电压不稳，主板会持续发送RESET信号给CPU，CPU执行初始化。当电压稳定后，主板停止发送RESET信号，CPU开始执行指令；

2.CPU读取UEFI指令，执行UEFI初始化，执行其它设备的初始化；

3.查找EFI分区，EFI分区不需要一定是第一个分区；

4.加载\EFI\Boot\bootx64.efi，在安装Windows时实际上会使用\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi的内容替换到\EFI\Boot\bootx64.efi，所以\EFI\Boot\bootx64.efi其实就是\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi；

5.bootmgfw.efi会读取BCD文件，BCD是一个数据库文件，如果包含多个系统，信息会包含在BCD中，通过显示一个系统列表供用户选择；

6.BCD中包含每个系统的引导文件的路径，Windows的是\Windows\System32\winload.efi，加载到内存中并执行；

7.winload.efi读取\Windows\bootstat.dat文件，有需要则显示引导菜单，比如安全引导等等；接着加载内核程序Ntoskrnl.exe，相关辅助HAL.dll、CI.dll、PSSHED.dll、BootVID.dll，把CPU执行权交给内核程序；

8.内核程序执行系统初始化。

通过上面的流程可知道，引导相关的文件都存放在EFI系统分区中，下图是小编win10的EFI系统分区的一些文件：

BIOS

BIOS（Basic Input Output System）是最早的引导方案并使用了相当长的一段时间，所以在Win8、Win7、WinXP以及更早的版本都能找到BIOS的引导存在。BIOS只支持MBR分区技术，所以GPT并不适合BIOS。

引导流程

1.上电并稳定后，CPU执行地址0xFFFF0h处指令，此处为BIOS程序；

2.BIOS进行硬件自检，没有问题后加载硬盘的第一个扇区到内存0x7c00h处，第一个扇区为MBR（Master Boot Record），MBR包含执行程序和分区表；

3.CPU开始执行MBR程序，查找第一个活动分区，把活动分区的第一个扇区加载到内存中，活动分区第一个扇区为PBR（Partition Boot Record）；

4.CPU开始执行PBR，第一个指令就是跳过BPB（BIOS Parameter Block）到可执行代码处；BPB包含比较多参数，有族的大小、MFT记录大小、MFT位置等，用于读取NTFS文件；

5.PBR读取VBR（Volume BootRecord，占用分区开始的16扇区）剩余的15扇区到内存中；接着CPU跳转到0x07C0:027A处，执行BOOTMGR代码（第二个扇区中）；

6.开始寻找bootmgr.exe，找不到则寻找ntldr.exe（win vista之前的系统）；

7.CPU加载并跳转到bootmgr.exe处执行，读取BCD文件，如果含有多个系统，则列举显示供用户选择；

8.选择的是Windows则读取winload.exe文件到内存中，CPU跳转到winload.exe处执行，读取文件\windows\bootstat.dat，有需要则显示引导菜单，比如安全引导等等；接着加载内核程序Ntoskrnl.exe，相关辅助HAL.dll、CI.dll、PSSHED.dll、BootVID.dll，把CPU执行权交给内核程序；

9.内核程序执行系统初始化。

可见BIOS引导更多的是通过MBR去引导系统，UEFI则主导整个引导过程。

结束语

在启动计算机的过程中，难免会遇到各种各样的问题，比如蓝屏、黑屏等等，掌握了其启动的流程，将有利于我们对各类故障进行排查和修复。

以上就是关于今天的全部内容，下期将给大家带来《容器如何使用tini作为启动进程》，敬请期待~