Windows XP 启动过程详解

发表于:2010-4-22 10:07

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 作者:未知    来源:51Testing软件测试网采编

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  初始化内核阶段

  当进入到这一阶段的时候,计算机屏幕上就会显示Windows XP的标志了,同时还会显示一条滚动的进度条,这个进度条可能会滚动若干圈(图3)。从这一步开始我们才能从屏幕上队系统的启动有一个直观的印象。在这一阶段中主要会完成这四项任务:创建Hardware注册表键、对Control Set注册表键进行复制、载入和初始化设备驱动,以及启动服务。

  基本上,操作系统的引导过程是从计算机通电自检完成之后开始进行的,而这一过程又可以细分为预引导、引导、载入内核、初始化内核,以及登录这五个阶段。

  在继续阅读之前,首先请注意图1,这是Windows XP的操作系统结构,其中包括了一些在后台工作的组件以及经常和我们打交道的程序。在了解Windows XP的启动过程之前,对系统结构有一个初步概念是很重要的。

  预引导阶段

  当我们打开计算机电源后,预引导过程就开始运行了。在这个过程中,计算机硬件首先要完成通电自检(Power-On Self Test,POST),这一步主要会对计算机中安装的处理器、内存等硬件进行检测,如果一切正常,则会继续下面的过程。

  如果您的计算机BIOS(固化在计算机主板上芯片中的一些程序)是支持即插即用的(基本上,现阶段能够买到的计算机和硬件都是支持这一标准的),而且所有硬件设备都已经被自动识别和配置,接下来计算机将会定位引导设备(例如第一块硬盘,设备的引导顺序可以在计算机的BIOS设置中修改),然后从引导设备中读取并运行主引导记录(Master Boot Record,MBR)。至此,预引导阶段成功完成。引导阶段

  引导阶段又可以分为:初始化引导载入程序、操作系统选择、硬件检测、硬件配置文件选择这四个步骤。在这一过程中需要使用的文件包括:Ntldr、Boot.ini、Ntdetect.com、Ntoskrnl.exe、Ntbootdd.sys、Bootsect.dos(非必须)。

  初始化引导载入程序

  在这一阶段,首先出场的是ntldr,该程序会将处理器由实模式(Real Mode)切换为32位平坦内存模式(32-bit Flat Memory Mode)。不使用实模式的主要原因是,在实模式下,内存中的前640 KB是为MS-DOS保留的,而剩余内存则会被当作扩展内存使用,这样Windows XP将无法使用全部的物理内存。而32位平坦内存模式下就好多了,Windows XP自身将能使用计算机上安装的所有内存(其实最多也只能用2 GB,这是32位操作系统的设计缺陷。关于大内存的问题因为和本文的内容关系不大,因此这里不表,日后有机会再单独撰文介绍)。

  接下来ntldr会寻找系统自带的一个微型的文件系统驱动。大家都知道,DOS和Windows 9x操作系统是无法读写NTFS文件系统的分区的,那么Windows XP的安装程序为什么可以读写NTFS分区?其实这就是微型文件系统驱动的功劳了。只有在载入了这个驱动之后,ntldr才能找到您硬盘上被格式化为NTFS或者FAT/FAT32文件系统的分区。如果这个驱动损坏了,就算您的硬盘上已经有分区,ntldr也认不出来的。

  读取了文件系统驱动,并成功找到硬盘上的分区后,引导载入程序的初始化过程就已经完成了,随后我们将会进行到下一步。

  操作系统选择

  这一步并非必须的,只有在您计算机中安装了多个Windows操作系统的时候才会出现。不过无论您的计算机中安装了几个Windows,计算机启动的过程中,这一步都会按照设计运行一遍,只有在确实安装了多个系统的时候,系统才会显示一个列表,让您选择想要引导的系统。但如果您只有一个系统,那么引导程序在判断完之后会直接进入到下一阶段。

  如果您已经安装了多个Windows操作系统(泛指Windows 2000/XP/2003这类较新的系统,不包括Windows 9x系统),那么所有的记录都会被保存在系统盘根目录下一个名为boot.ini的文件中。ntldr程序在完成了初始化工作之后就会从硬盘上读取boot.ini文件,并根据其中的内容判断计算机上安装了几个Windows,它们分别安装在第几块硬盘的第几个分区上。如果只安装了一个,那么就直接跳过这一步。但如果安装了多个,那么ntldr就会根据文件中的记录显示一个操作系统选择列表,并默认持续30秒。只要您做出选择,ntldr就会自动开始装载被选择的系统。如果您没有选择,那么30秒后,ntldr会开始载入默认的操作系统。至此操作系统选择这一步已经成功完成。

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