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全体的な起動プロセス

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ICE345
著者
ICE345
CS Student | System | Linux | OCaml
この記事は中国語版をもとにした日本語版メモです。コマンド、コード、数式、画像リンクは原文の意味を壊さないように保持し、説明文と見出しを日本語向けに整理しています。

当然!启动计算机的过程,从开机到加载操作システム并进入桌面,涉及多个阶段和组件。下面详细紹介了整个启动过程,包括 BIOS/UEFI、引导加载程序、启动管理器的作用以及操作システム的加载。

1. 开机自检 (POST)
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  1. 开机
  • 当您打开计算机电源时,电源会向主板和所有连接的组件供电。
  1. POST
  • 固件(BIOS 或 UEFI)実行一系列称为开机自检 (POST) 的诊断测试。这会检查必要的硬件组件(CPU、RAM、存储设备等)以确保它们正常実行。もし发生任何错误,システム可能会显示错误消息或蜂鸣コード。

2. 固件初始化
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  1. BIOS/UEFI 初始化
  • 完成 POST 后,固件初始化硬件并为启动过程设置环境。
  • BIOS(基本输入/输出システム)是旧システム中使用的传统固件,而 UEFI(统一可扩展固件接口)是现代替代品,可提供增强的功能,包括支持更大的磁盘和更快的启动时间。
  • UEFI 固件会初始化storage(SSD, HDD 等), cpu, memory(RAM) 基本外围设备。一开始,主机控制权在 UEFI 固件中,その後もし有 bootloader 或者 boot manager,控制权可能就转交给他们。システム加载完成后,控制权就交给システム了。

3. 启动设备选择
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  1. 启动顺序
  • 固件確認其设置中設定的启动顺序以确定从哪个设备启动(たとえばディスク、SSD、USB、ネットワーク)。
  • UEFI 通常具有图形界面来設定启动选项,而 BIOS 可能具有基于文本的界面。

4. 加载引导加载程序(bootloader)
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  1. 引导设备访问
  • 固件访问所选的引导设备并查找引导加载程序。
  • もし GPT 磁盘带有 UEFI,它将扫描 EFI システムパーティション (ESP) 以查找引导条目。
  1. 加载引导加载程序
  • UEFI 根据引导顺序找到适当的 .efi ファイル(たとえば,GRUB 的 grubx64.efi)并将其加载到メモリ中。

5. 引导管理器(もし适用)
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  1. 引导管理器角色
  • もし引导加载程序(如 GRUB)包含引导管理器功能,则在检测到多个操作システム时,它将向用户显示菜单。たとえば,GRUB できます显示 Linux 和 Windows 的选项。
  • もし没有显示菜单,它将自动加载默认操作システム。

6. 加载操作システム
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  1. 操作システム内核加载
  • 一旦用户选择操作システム或选择默认操作システム,引导加载程序就会执行必要的コマンド,将操作システム的内核加载到メモリ中。
  • 引导加载程序将控制权交给内核,初始化内核的子システム并加载実行操作システム所需的基本驱动程序。
  1. 用户空间初始化
  • 内核初始化システムプロセス和服务,挂载根ファイルシステム,并为用户空间应用程序准备环境。
  • 这包括加载必要的驱动程序和システム服务,使计算机能够与键盘、鼠标和显示器等硬件进行通信。

启动过程摘要:
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  1. 固件 (BIOS/UEFI) 执行开机自检 (POST)
  2. 固件初始化硬件组件并检查启动顺序
  3. 找到并从EFI システムパーティション或 MBR 加载引导加载程序(如 GRUB)。
  4. もし适用,启动管理器会显示一个菜单供操作システム选择。
  5. 引导加载程序将操作システム内核加载到メモリ中。
  6. 操作システム初始化システムプロセス并准备用户环境。

从开机到进入桌面的整个过程通常只需几秒到一分钟,具体取决于硬件性能以及操作システム及其設定的复杂性。

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