操作系統(tǒng)的安裝與啟動基本原理
操作系統(tǒng)的安裝與啟動基本原理
BIOS(Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng))全稱是ROM-BIOS，是只讀存儲器基本輸入/輸出系統(tǒng)的簡寫，它實際是一組被固化到電腦中，為電腦提供最低級最直接的硬件控制的程序，它是連通軟件程序和硬件設備之間的樞紐。接下來是小編為大家收集的操作系統(tǒng)的安裝與啟動基本原理，希望能幫到大家。
操作系統(tǒng)的安裝與啟動基本原理：
一、基本概念
1、BIOS的概念
BIOS(Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統(tǒng))全稱是ROM-BIOS，是只讀存儲器基本輸入/輸出系統(tǒng)的簡寫，它實際是一組被固化到電腦中，為電腦提供最低級最直接的硬件控制的程序，它是連通軟件程序和硬件設備之間的樞紐，通俗地說，BIOS是硬件與軟件程序之間的一個“轉換器”或者說是接口(雖然它本身也只是一個程序)，負責解決硬件的即時要求，并按軟件對硬件的操作要求具體執(zhí)行。
BIOS，它在計算機系統(tǒng)中起著非常重要的作用。一塊主板性能優(yōu)越與否，很大程度上取決于主板上的BIOS管理功能是否先進。
BIOS芯片，在主板上表現(xiàn)為一塊長方型或正方型芯片，BIOS中主要存放：
1、自診斷程序：通過讀取CMOS RAM中的內容識別硬件配置，并對其進行自檢和初始化;
2、CMOS設置程序：引導過程中，用特殊熱鍵啟動，進行設置后，存入CMOS RAM中;
3、系統(tǒng)自舉裝載程序：在自檢成功后將磁盤相對0道0扇區(qū)上的引導程序裝入內存，讓其運行以裝入DOS系統(tǒng); 主要I/O設備的驅動程序和中斷服務;
由于BIOS直接和系統(tǒng)硬件資源打交道，因此總是針對某一類型的硬件系統(tǒng)，而各種硬件系統(tǒng)又各有不同，所以存在各種不同種類的BIOS，隨著硬件技術的發(fā)展，同一種BIOS也先后出現(xiàn)了不同的版本，新版本的BIOS比起老版本來說，功能更強。
2、MBR的概念
主引導扇區(qū)位于硬盤的0磁道0柱面1扇區(qū)，共512bytes，由三大部分組成：
硬盤主引導記錄MBR(Master Boot Record)占446bytes
分區(qū)表DPT(Disk Partition Table)占64bytes
硬盤有效標志(Magic Number)占2bytes。AA和55被稱為幻數(shù)(Magic Number),BOIS讀取MBR的時候總是檢查最后是不是有這兩個幻數(shù),如果沒有就被認為是一個沒有被分區(qū)的硬盤
主引導扇區(qū)包含的MBR、DPT、MN，這3個區(qū)域是操作系統(tǒng)無關的，在每塊硬盤上都存在;MBR是一段可執(zhí)行程序，由各個操作系統(tǒng)寫入不同的代碼。 MBR的存儲空間限制為446字節(jié)，MBR所做的唯一的事情就是裝載第二引導裝載程序。Windows產生的MBR裝載運行PBR;GRUB產生的MBR 裝載運行grldr。
3、操作系統(tǒng)引導過程
主引導記錄(MasterBootRecord，MBR)：512字節(jié)，位于硬盤的第一個扇區(qū);可存放一小段程序及主分區(qū)表。MBR的boot code占用其中的前446個字節(jié)，隨后的64個字節(jié)為DPT(Disk Partition Table，硬盤分區(qū)表)。
XP系統(tǒng)引導過程是，BIOS自檢后,DPT把系統(tǒng)控制權交給硬盤第一個分區(qū)的PBR(Partition Boot Record)，XP的PBR會去找這個分區(qū)的ntldr，之后是boot.ini,選擇啟動的系統(tǒng)后load注冊表,交控制權給ntoskrnl,然后加載驅動,系統(tǒng)配置等等。
Vista的PBR不再找ntldr,而是找bootmgr,這個文件也是保存在硬盤第一個分區(qū)的根目錄下.之后,bootmgr去找同路徑下的\boot\BCD. BCD這個文件實際是一個注冊表文件,里面的數(shù)據(jù)保存了系統(tǒng)的引導信息,如果是多系統(tǒng)引導,會提供引導的界面內容. 如果是單Vista系統(tǒng),控制權會交給winload.exe,之后再去找ntoskrnl.exe.
擴展引導記錄(ExtendedBootRecord，EBR)：512字節(jié)，位于擴展分區(qū)的第一個扇區(qū)，存放邏輯分區(qū)信息。
分區(qū)引導區(qū)(PartitionBootRecord，PBR)：512字節(jié)，位于每個非擴展主分區(qū)及每個邏輯分區(qū)的第一個扇區(qū);可存放小段程序。
活動分區(qū)(ActivePartition)：可將所有主分區(qū)和邏輯分區(qū)中的一個標識為Active，表示系統(tǒng)啟動時即加載運行其PBR程序的分區(qū)。
DBR ： DOS引導記錄(DOS Boot Record)應稱為OBR(OS Boot Record)，意思是活動分區(qū)的PBR，即操作系統(tǒng)引導記錄。
二、分區(qū)概念
一個硬盤的分區(qū)有Primary(主分區(qū))、Extended(擴展分區(qū))、Logical(邏輯分區(qū))三種。
1、主分區(qū)
如果你只有一個硬盤，那么這個硬盤肯定應該有一個主分區(qū)，以前DOS必須在主分區(qū)才能啟動。建立主分區(qū)的最大用途便是安裝操作系統(tǒng)，另外如果你有多個主分區(qū)，那么只有一個可以設置為活動分區(qū)(Active)，操作系統(tǒng)就是從這個分區(qū)啟動的，當然了，只允許有一個活動分區(qū)，所謂的“激活分區(qū)”就是將某個主分區(qū)設置為活動分區(qū)。
2、擴展分區(qū)
因為主分區(qū)有先天的限制(最多只能有4個)，擴展分區(qū)就是為了解決這種限制應運而生的，但是需要記住的是：它可是不能直接用來保存資料的，擴展分區(qū)的主要功能就是讓你在其中建立邏輯分區(qū)，而且事實上只能建立20多個。
3、邏輯分區(qū)(邏輯驅動器)
從上面的介紹你可以了解到，邏輯分區(qū)并不是獨立的分區(qū)，它是建立在擴展分區(qū)中的二級分區(qū)，而且在DOS/WINDOWS下，這樣的一個邏輯分區(qū)對應于一個邏輯驅動器(Logical Driver)，我們平時說的D: E:........一般指的就是這種邏輯驅動器。
4、分區(qū)的限制
一個硬盤最多只能劃分為4個主分區(qū)，或者是3個主分區(qū)加上一個擴展分區(qū)，這是因為在硬盤的開頭，也就是主引導扇區(qū)總共512字節(jié)存放著MBR占 446bytes，DPT分區(qū)表占64bytes以及硬盤有效標志占2bytes，由于記錄空間只有那么大，所以也只能記錄這4個分區(qū)的信息。
三、一般單操作系統(tǒng)啟動過程
1.BIOS加載并啟動保存在硬盤MBR中的引導程序，該引導程序一般在操作系統(tǒng)安裝時寫入
2.MBR引導程序掃描所有分區(qū)表，找出活動分區(qū)(WindowsMBR程序只會在MBR中的分區(qū)表中查找活動分區(qū)，即Windows只能安裝在主分區(qū);Linux無此限制)
3.MBR引導程序加載并啟動保存在活動分區(qū)PBR中的引導程序
4.活動分區(qū)PBR中的引導程序加載并啟動安裝在其上的操作系統(tǒng)(例如對Win98，定位并執(zhí)行io.sys;對WinXP，定位并執(zhí)行 ntoskrnl.exe;對于Linux，定位并執(zhí)行vmlinuz-xxx內核映像)。顯然PBR引導程序與操作系統(tǒng)密切相關，一般在操作系統(tǒng)安裝時寫入。
總結為：BIOS–>MBR—>;PBR–>OS files
四、修改標準過程實現(xiàn)按需啟動指定操作系統(tǒng)
使用BootLoader等軟件置換MBR中的引導程序或PBR中的引導程序，如 Windows的NTBoot Loader，Linux下的Lilo、Grub等。Windows NTBoot Loader一般用于在一臺機器上安裝多個Windows系統(tǒng);Lilo或Grub用于在一臺機器上安裝多個Linux系統(tǒng)或同時安裝Linux和 Windows系統(tǒng)。
五、MBR損壞及修復
mbr的損壞不會危及數(shù)據(jù)，復也很簡單，重寫mbr就是，dos下面的fdisk/mbr即可修改DOS引導，像DISKGEN等工具修改MBR更是隨手拈來。
六、從U盤或移動硬盤啟動操作系統(tǒng)的步驟
1、U盤格式化后(FAT32或NTFS都可以)，把U盤激活成活動分區(qū)(可使用DiskGenius硬盤分區(qū)軟件)
2、寫入U盤活動分區(qū)的PBR，以達到PBR讀取bootmgr文件的目的(可使用Vista或windows7自帶的 bootsect.exe 進行操作)
3、復制相應啟動文件到U盤根目錄
4、修改bios啟動順序從U盤啟動即可
移動硬盤：開機識別成 USB-HDD
在XP中格式化成FAT32、NTFS格式的U盤：開機出現(xiàn)在BIOS的Removable Device中，識別成USB-ZIP，默認為主分區(qū)非活動分區(qū)?？梢杂肈iskGenius激活為活動分區(qū)，再開機識別為USB-HDD。
量產成HDD的U盤：開機出現(xiàn)在BIOS的Hard Disk中，識別成USB-HDD，默認自動設置為活動分區(qū)。
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