1. 概述

当我们按下电源按钮或通过软件命令启动计算机时,系统会经历一个称为“启动(Booting)”的过程。这个过程从计算机加电开始,直到操作系统被成功加载到内存中为止。

本文将详细解释计算机启动过程中每一步发生了什么。

2. BIOS 运行

计算机加电后,内存(RAM)中没有任何程序。此时,CPU会寻找主板上的一段固件程序——BIOS(Basic Input/Output System)并运行它。BIOS负责启动整个引导流程。

BIOS Chip

3. 执行 POST 自检

BIOS启动后,首先会运行一个名为POST(Power-On Self-Test)的过程,用于检测硬件是否正常。如果POST发现硬件问题,启动过程将终止,系统无法继续。

✅ 踩坑提醒:如果你遇到开机无显示、蜂鸣器报警等问题,很可能是POST阶段检测失败。

4. 将 MBR 加载到内存

POST完成后,BIOS会从可启动设备(如硬盘、U盘)的最开始扇区读取MBR(Master Boot Record)并加载到内存中。

MBR大小为512字节或更大,其结构如下:

内容 大小
引导代码(Bootloader) 446字节
分区表(Partition Table) 64字节
启动签名(Boot Signature) 2字节

5. 运行 Bootloader

MBR被加载到内存后,BIOS会跳转执行MBR中的第一条指令,通常是Bootloader(引导程序)。它是一段机器码程序,负责将操作系统加载到内存中。

不同操作系统使用不同的Bootloader,例如:

  • GNU GRUB
  • LILO(Linux Loader)
  • rEFInd(用于UEFI环境)

GNU GRUB Bootloader

6. 操作系统启动

操作系统被加载到内存后,开始执行其初始化流程,包括:

  • 加载设备驱动
  • 初始化系统库
  • 设置内核环境

初始化完成后,操作系统会启动一个Shell,并显示登录界面:

Login

7. 总结

本文我们详细解析了计算机从加电到操作系统启动的全过程。虽然现代计算机已经引入了UEFI、Secure Boot等新技术,但其核心流程仍然与传统BIOS启动方式高度一致。理解这一过程有助于排查启动异常、系统卡死等问题,对系统调优和故障排查有重要意义。


原始标题:Computer Boot Process Explained