電腦開機完整時序：硬啟動 → 軟啟動

按下電源鍵到作業系統載入桌面，經歷嚴密的硬體初始化與軟體載入流程。以下以傳統 BIOS + MBR 架構為基礎說明（UEFI + GPT 流程類似但細節不同）。

階段一：硬啟動 - 硬體電源與時序建立

1. ATX 待機電源就緒 (SB 5V)

接通市電，ATX 電源輸出 待機電壓 +5VSB (Standby)。此電壓持續供電給：

• 即時時鐘 (RTC) 電路：維持 BIOS 設定與系統時間（靠鈕扣電池備援）。
• 開機控制電路：偵測電源鍵訊號（南橋/ICH 或獨立 I/O 晶片）。
• 網路喚醒 (WoL)、鍵盤喚醒、USB 喚醒 偵測邏輯。

RTC 產生 32.768 kHz 晶振時脈訊號，提供給 CMOS 電路與開機邏輯電路作為基準頻率。

2. 按下電源鍵觸發開機 (PS_ON# 信號)

使用者按下機殼電源鍵 → 主機板前置面板排針短路 → 南橋/IO 晶片偵測到觸發訊號 → 向 ATX 電源輸出 PS_ON# (綠線) 低電位 (0V) 信號 → ATX 電源進入全功率輸出模式。

3. 主電源輸出穩定 (各路電壓就緒)

ATX 輸出 +12V, +5V, +3.3V, -12V, +5VSB 等電壓至主機板 24-pin 主供電、CPU 4/8-pin 輔助供電、PCIe 顯卡供電、SATA/巧聯供電等。

4. Power Good (PG) 信號發出 (關鍵時序門檻)

所有電壓輸出穩定在規範範圍內後 (100ms - 500ms)，電源從 24-pin 第 8 腳 (灰線) 輸出 +3.3V/+5V PG 信號 (Power Good)。此信號代表「電源穩定，系統可安全啟動」。

5. PG 信號分發與系統復位

• PG 信號送至 北橋 (MCH/IOH) 與 南橋 (ICH/PCH)。
• 南橋內部復位模組 接收 PG，產生內部復位訊號。
• PG 信號經南橋傳遞至 時脈產生器 (Clock Generator) 的 RST# 腳位，作為系統級復位訊號。

6. 時脈產生器啟動，輸出系統時脈

收到 RST# 復位釋放後，Clock Gen 開始輸出各類參考時脈：

• CPU Host Clock (BCLK, 100MHz 基準) → CPU、北橋。
• PCIe 參考時脈 (100MHz 差分對) → 顯卡、NVMe、網卡等。
• DDR 記憶體時脈、SATA/USB 時脈、SMBus/I2C 時脈 等。

7. CPU 與核心晶片組脫離復位，開始執行

CPU 核心、北橋、南橋等核心邏輯在穩定時脈與電壓下脫離復位狀態，硬啟動結束，進入軟啟動 (BIOS/UEFI 執行)。

階段二：軟啟動 - BIOS POST 自檢與作業系統載入

8. CPU 取得首條指令 (Reset Vector)

CPU 脫離復位後，從預設位址 FFFF_FFF0h (x86) 讀取第一條指令 — 跳轉至 BIOS 程式碼入口點 (通常映射在 SPI 閃存/BIOS 晶片)。

9. BIOS POST (Power-On Self-Test) 流程

1. CPU 內部測試： 暫存器、ALU、快取、指令集。
2. 晶片組初始化： 北橋/南橋/PCIe 根複合體初始化、記憶體控制器初始化。
3. 記憶體檢測與訓練： 偵測 DIMM 存在、容量、速度、時序；執行記憶體訓練 (Read/Write Leveling, Vref Training) 確保高頻穩定；建立記憶體映射表。
4. 顯示輸出初始化： 初始化顯卡 VBIOS、輸出首畫面 (OEM Logo、POST 代碼)。
5. 周邊列舉與初始化： PCIe 裝置列舉 (配置 BAR 空間、IRQ 分配)、SATA/NVMe 控制器啟動、USB 控制器啟動、網卡/音效/其他內建控制器初始化。
6. 可啟動裝置排序與選擇： 依 BIOS 設定順序 (USB、光碟、硬碟、網路 PXE) 尋找啟動磁區。

10. BIOS 程式碼執行路徑 (總線傳輸視角)

原文描述的總線層級交互（簡化版）：

1. CPU 發送尋址週期 (AD[31:0] / FSB/QPI/UPI) → 北橋解碼。
2. 北橋轉發至南橋 (DMI/PCIe/PCI 總線)。
3. 南橋轉發至 LPC/eSPI 總線上的 BIOS 閃存 (SPI Flash)。
4. BIOS 晶片透過 LPC/eSPI 回傳資料 (D[7:0]) → 南橋 → 北橋 → CPU 前端總線。
5. CPU 取得指令/資料，執行 POST 程式碼。

11. POST 完成 → INT 19h 啟動載入器

POST 全數通過，BIOS 執行 INT 19h 中斷，啟動 Boot Loader 流程：

• Legacy BIOS (MBR)： 讀取啟動裝置第一磁區 (MBR, 512 bytes) → 驗證 0x55AA 簽名 → 執行 MBR 程式碼 → 讀取作用中分割區的 VBR (Volume Boot Record) → 載入作業系統開機載入器 (如 Windows bootmgr)。
• UEFI： 直接從 ESP (EFI System Partition) 讀取 \EFI\Boot\Bootx64.efi 或 \EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi → 載入 Windows Boot Manager。

12. 作業系統核心載入與初始化

Boot Manager 載入核心 (ntoskrnl.exe)、HAL、開機驅動程式、登錄 SYSTEM 配置單元 → 核心初始化 (物件管理器、記憶體管理、程序管理、I/O 管理器、即插即用管理器) → Session 0 初始化 → smss.exe → csrss.exe, wininit.exe → services.exe, lsass.exe → winlogon.exe → 顯示登入畫面/自動登入 → explorer.exe 載入桌面 → 開機完成。

關鍵觀念：

• PG 信號是硬啟動的「綠燈」，無 PG 系統不會啟動 (保護硬體)。
• 時脈先於資料：無時脈無同步，無同步無傳輸。
• BIOS 是軟啟動的靈魂，POST 確保硬體「好用」才交棒給 OS。
• 現代 UEFI + SSD + Fast Boot 可將 POST 至桌面縮短至 10 秒內。