转 接通电源后，计算机做了那些基本操作

引导总体理念
第一阶段:计算机硬件的引导过程
首先让我们来了解一些基本概念,第一个是大家非常熟悉的BIOS(基本输入输出系统)
BIOS是直接与硬件打交道的底层代码,它为操作系统提供了控制硬件设备的基本功能
BIOs包括有系统BOs(即常说的主板BIOS)、显卡BIOS和其它设备(例如IDE控制器
SCS卡或网卡等)的BIOS,其中系统BIOS是计算机硬件启动的主角,因为计算机的启动
过程正是在它的控制下进行的,BIOS一般被存放在ROM(只读存储芯片这之中,即使在关机或掉电以后,这些代码也不会消失
第二个基本概念是内存的地址,我们的机器中一般安装有32MB、6MB内存,或者4G等等,这些内存的每一个字节都被赋予了一个地址,以使CPU访问内存32MB的
地址范围用十六进制数表示就是0-1FFFFFFH,其中0-FFFFFH的低端IMB内存非常特殊,因为最初的8086处理器能够访问的内存最大只有1NB,这1MB的低端640KB被称为基本内存,而A00000N-BFFFFH要保留给显示卡的显存用,C0000H一FFFFFH则被保留给BIOS使用,其中系统BIOS一般占用了最后的KB或更多一点的空同,显卡BIOS一般在C0000H-C7FFFH处,IDE控制器的BIOS在C8000H~CBFFFH处。

我们几乎每天都要打开电源启动机器，面对屏幕上出现的一幅幅启动画面，我们一点儿也不会感到陌生，但是，计算机在显示这些启动画面时都做了些什么工作呢？ 
打开计算机电源后到计算机准备接受你发出的命令之间计算机所运行的过程称为引导过程。我们知道，当关闭电源后，内存的数据将丢失，因此，计算机不是用内存来保持计算机的基本工作指令，而是使用另外的方法将操作系统文件加载到内存中，再由操作系统接管对机器的控制。这是引导过程中的一个主要部分。总的说来，引导过程有下面几个步骤： 

① 加电––––打开电源开关，给主板和内部风扇供电。 
② 启动引导程序––––CPU开始执行存储在ROM BIOS中的指令。 
③ 开机自检––––计算机对系统的主要部件进行诊断测试。 
④ 加载操作系统––––计算机将操作系统文件从磁盘读到内存中。 
⑤ 检查配置文件，定制操作系统的运行环境––––读取配置文件，根据用户的设置对操作系统进行定制。 
⑥ 准备读取命令和数据––––计算机等待用户输入命令和数据。 

(一) 加电 
引导过程的第一步就是通电。电扇开始运转，电源指示灯应该变亮，否则说明系统电源供应有问题，或是主板等部件和机箱发生短路。 

(二) 启动引导程序 
CPU是从内存地址FFFF0H处开始执行指令的，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，无论是哪家公司的BIOS，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。 

(三) 开机自检 
系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power－On Self Test，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。正常情况下，POST过程进行得非常快。 

POST结束之后，系统BIOS将查找显卡的BIOS并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。系统BIOS接着会查找其他设备的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。 

查找完所有其他设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中包括系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。然后检测和显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的内存，并同时在屏幕上显示内存测试的进度。 

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在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。 

标准设备检测完毕后，系统BIOS内部支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到一个设备之后，系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。 

经过上面几步，所有硬件都已经检测配置完毕，多数系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。 

接下来系统BIOS将根据CMOS配置更新ESCD（Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据），ESCD是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的一种手段。通常ESCD数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时我们都能够看到“Update ESCD… Success”这样的信息。 

(四) 加载操作系统 
在POST成功之后，系统BIOS的启动代码将进行它的最后一项工作，即根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动，定位并加载操作系统文件。首先计算机查找两个操作系统文件：Io.sys和Msdos.sys。如果这两个文件不存在，引导过程会显示如下信息：“Non-system disk or disk error”或者“Invalid system disk”。 

然后，微处理器将试图加载另外一个操作系统文件Command.com。如果加载失败（Command.com文件不存在或版本不对），会出现故障信息：“Bad or missing command interpreter”，而且你发出的所有命令计算机都无法执行，因为Command.com是专门用来解释这些命令的。 

(五) 检查配置文件并定制操作系统的运行环境 
在引导过程初期，计算机通过检查CMOS中的信息对硬件作初始化等工作。但具体到不同的操作系统中，计算机还需要更多的配置信息来正确使用所有的设备并创建个性化的运行环境。 

在Windows中对运行环境进行配置的方法很多，比如修改注册表，编辑System.ini、Win.ini等系统配置文件，或将希望启动完Windows后立即执行的内容放入Windows的启动（Startup）组中。 

(六) 准备接收命令和数据 
当计算机准备好接收命令时就结束了引导过程。通常在引导结束后，计算机会显示操作系统的屏幕或提示符。如果你使用的是Windows，那么就会看到Windows的桌面；

上面介绍的整个过程便是计算机在打开电源开关（或按Reset键）进行冷启动时所要完成的引导工作。如果我们在DOS下按Ctrl＋Alt＋Del组合键（或从Windows中选择重新启动计算机）来进行热启动，那么POST过程将被跳过去，另外检测CPU和内存测试也不会再进行。我们可以看到，无论是冷启动还是热启动，系统BIOS都一次又一次地重复进行着这些我们平时并不太注意的事情，然而正是这些单调的步骤为我们能够正常使用电脑提供了基础。


https://blog.csdn.net/z1074907546/article/details/51442444?utm_source=copy

计算机常识

BIOS启动细节：
参考资料 https://blog.csdn.net/langeldep/article/details/8788119?utm_medium=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant_t0.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-1.nonecase

a) 按下电源开关，电源就开始向主板和其它设备供电；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FFFF:0000H 处开始执行指令，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。

b) 系统BIOS的启动代码首先进行POST(Power－On Self Test，加电后自检)。POST的主要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，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。

c) 接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS。前面说过，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。

d) 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。

e) 接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率，测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试的进度。可以在CMOS设置中自行决定使用简单耗时少或者详细耗时多的测试方式。

f) 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、并口和软驱等设备，另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。

g) 标准设备检测完毕后，系统BIOS内部支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备。每找到一个设备之后，系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。

h) 到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，多数系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。

i) 接下来系统BIOS将更新ESCD(Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据)。ESCD是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，这些数据被存放在CMOS(一小块特殊的RAM，由主板上的电池来供电)之中。通常ESCD数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时都能够看到“Update ESCD… Success”这样的信息。不过，某些主板的系统BIOS在保存ESCD数据时使用了与Windows 9x不相同的数据格式，于是Windows 9x在它自己的启动过程中会把ESCD数据修改成自己的格式。但在下一次启动机器时，即使硬件配置没有发生改变，系统BIOS也会把ESCD的数据格式改回来。如此循环，将会导致在每次启动机器时，系统BIOS都要更新一遍ESCD，这就是为什么有些机器在每次启动时都会显示出相关信息的原因。

j) ESCD更新完毕后，系统BIOS的启动代码将进行它的最后一项工作：即根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动MBR。在这个过程中会按照启动顺序顺序比较其放置MBR的位置的结尾两位是否为0xAA55，通过这种方式判断从哪个引导设备进行引导。在确定之后，将该引导设备的MBR内容读入到0x7C00[1]的位置，并再次判断其最后两位，当检测正确之后，进行阶段1的引导。

底层硬件的动作
1.首先给ATX电源加电，加电后，ATX电源9脚开始输出待机工作电压（紫色sb5v）接着实时时钟开始工作，向CMOS电路和开机电路发送32.768khz的实时时钟信号。
 
 02 
接按下电源开关启动电脑，在按下电源开关的瞬间，电源开关向南桥芯片或I/O芯片发出开机出发信号，触发开机电路工作，此时电源插头14脚绿色5v变为低电平，ATX
电源开始工作。

03 
ATX电源开始工作后，电源插头的各个引脚向主板的各大系统和各个硬件输出相应的电压。

04 
在所有供电输出无误后的100ms-500ms，ATX电源会由8脚向主板发出5v+的pwrgd信号，此信号分别提供给CPU、北桥和南桥，其中进入南桥的PWRGD信号在内部的复位模块上，另外pwrgd信号经过南桥连接到系统时钟芯片的rst#端，作为rst#（复位信号）。

05 
 在有rst#信号（复位信号）后，时钟芯片开始工作，并向主板发送各种平率的时钟信号，有了时钟信号南桥内部的复位模块开始工作。

06 
此时北桥和CPU等主板的硬件设备开始复位，在复位结束后，CPU开始工作，至此电脑硬启动结束，进入软启动过程

07 
在CPU开始工作后，首先需要进行自检，即开始读取POST自检程序，而自检程序存放在BIOS中，所以CPU通过前端总线的AD0-AD31地址线发送寻址信号寻找自检程序。在发送寻址信号前，CPU会检测DBSY#（总线忙信号引脚）是否为低电平，从而判断前端总线是否被占用，低电平为空闲，高电平为忙。

08 
如果前端总线空闲，则通过前端总线向北桥发送32/64位寻址信息，北桥接收到寻址信息后，经过译码和电压转换，在发送给南桥（发送时，北桥向南桥发送IRSY#主设备准备好信号，南桥再发送TRDY#从设备准备好信号给北桥，同时还发送FRAME#帧周期信号，这是北桥开始发送寻址信息）。

09 
南桥收到寻址信息后经过PCI总线译码后发给ISA总线，再由ISA总线控制器经过地址线译码、频率转换后，发送给BIOS芯片。

10 
BIOS接到寻址信息后，通过D0-D7输出自检程序。自检程序首先送到ISA总线缓冲区，再转换为16位数据，传送给ISA总线控制器。

11 
ISA总线控制器经过译码、转换后，再将数据发送给PCI总线，PCI总线经过译码后，产生32位的数据再发送给北桥芯片。

12 
北桥接到数据后转换为64位数据，再经过前端总线发送给CPU，CPU接到数据后，开始安装程序开始自检硬件设备，自检完成后，启动计算机系统，整个启动过程完成。