在按下計算機電源使計算機啟動,並且在WindowsXP專業版操作系統啟動之前這段時間,我們稱之為預引導(Pre-Boot)階段,在這個階段裡,計算機首先運行PowerOnSelfTest(POST),POST檢測系統的總內存以及其他硬件設備的現狀。
從按下計算機開關啟動計算機,到登入到桌面完成啟動,一共經過了以下幾個階段:
1.預引導(Pre-Boot)階段;
2.引導階段;
3.加載內核階段;
4.初始化內核階段;
5.登陸。
每個啟動階段的詳細介紹
a)預引導階段
在按下計算機電源使計算機啟動,並且在WindowsXP專業版操作系統啟動之前這段時間,我們稱之為預引導(Pre-Boot)階段,在這個階段裡,計算機首先運行PowerOnSelfTest(POST),POST檢測系統的總內存以及其他硬件設備的現狀。如果計算機系統的BIOS(基礎輸入/輸出系統)是即插即用的,那麼計算機硬件設備將經過檢驗以及完成配置。計算機的基礎輸入/輸出系統(BIOS)定位計算機的引導設備,然後MBR(MasterBootRecord)被加載並運行。在預引導階段,計算機要加載WindowsXP的NTLDR文件。
b)引導階段
WindowsXPProfessional引導階段包含4個小的階段。
首先,計算機要經過初始引導加載器階段(InitialBootLoader),在這個階段裡,NTLDR將計算機微處理器從實模式轉換為32位平面內存模式。在實模式中,系統為MS-Dos保留640kb內存,其余內存視為擴展內存,而在32位平面內存模式中,系統(WindowsXPProfessional)視所有內存為可用內存。接著,NTLDR啟動內建的mini-filesystemdrivers,通過這個步驟,使NTLDR可以識別每一個用NTFS或者FAT文件系統格式化的分區,以便發現以及加載WindowsXPProfessional,到這裡,初始引導加載器階段就結束了。
接著系統來到了操作系統選擇階段,如果計算機安裝了不止一個操作系統(也就是多系統),而且正確設置了boot.ini使系統提供操作系統選擇的條件下,計算機顯示器會顯示一個操作系統選單,這是NTLDR讀取boot.ini的結果。(至於操作系統選單,由於暫時條件不夠,沒辦法截圖,但是筆者模擬了一個,見圖一。)
在boot.ini中,主要包含以下內容:
[bootloader]
timeout=30
default=multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)WINDOWS
[operatingsystems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(1)WINDOWS="MicrosoftWindowsXPProfessional"/fastdetect
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(2)WINNT="WindowsWindows2000Professional"
其中,multi(0)表示磁盤控制器,disk(0)rdisk(0)表示磁盤,partition(x)表示分區。NTLDR就是從這裡查找WindowsXPProfessional的系統文件的位置的。(*本文不會更詳細地講解boot.ini的組成結構,因為其與本主題關系不大,如果想了解,可以到一些專門的網站處查詢相關信息。)如果在boot.ini中只有一個操作系統選項,或者把timeout值設為0,則系統不出現操作系統選擇菜單,直接引導到那個唯一的系統或者默認的系統。在選擇啟動WindowsXPProfessional後,操作系統選擇階段結束,硬件檢測階段開始。
在硬件檢測階段中,ntdetect.com將收集計算機硬件信息列表並將列表返回到NTLDR,這樣做的目的是便於以後將這些硬件信息加入到注冊表HKEY_LOCAL_MacHINE下的hardware中。
硬件檢測完成後,進入配置選擇階段。如果計算機含有多個硬件配置文件列表,可以通過按上下按鈕來選擇。如果只有一個硬件配置文件,計算機不顯示此屏幕而直接使用默認的配置文件加載WindowsXP專業版。
引導階段結束。在引導階段,系統要用到的文件一共有:NTLDR,Boot.ini,ntdetect.com,ntokrnl.exe,Ntbootdd.sys,bootsect.dos(可選的)。
c)加載內核階段
在加載內核階段,ntldr加載稱為WindowsXP內核的ntokrnl.exe。系統加載了WindowsXP內核但是沒有將它初始化。接著ntldr加載硬件抽象層(HAL,hal.dll),然後,系統繼續加載HKEY_LOCAL_MACHINEsystem鍵,NTLDR讀取select鍵來決定哪一個ControlSet將被加載。控制集中包含設備的驅動程序以及需要加載的服務。NTLDR加載HKEY_LOCAL_MACHINEsystemservice...下start鍵值為0的最底層設備驅動。當作為ControlSet的鏡像的CurrentControlSet被加載時,ntldr傳遞控制給內核,初始化內核階段就開始了。
d)初始化內核階段
在初始化內核階段開始的時候,彩色的WindowsXP的logo以及進度條顯示在屏幕中央,在這個階段,系統完成了啟動的4項任務:
*內核使用在硬件檢測時收集到的數據來創建了HKEY_LOCAL_MACHINEHARDWARE鍵。
*內核通過引用HKEY_LOCAL_MACHINEsystemCurrent的默認值復制ControlSet來創建了CloneControlSet。CloneControlSet配置是計算機數據的備份,不包括啟動中的改變,也不會被修改。
*系統完成初始化以及加載設備驅動程序,內核初始化那些在加載內核階段被加載的底層驅動程序,然後內核掃描HKEY_LOCAL_MACHINEsystemCurrentControlSetservice...下start鍵值為1的設備驅動程序。這些設備驅動程序在加載的時候便完成初始化,如果有錯誤發生,內核使用ErrorControl鍵值來決定如何處理,值為3時,錯誤標志為危機/關鍵,系統初次遇到錯誤會以LastKnownGoodControlSet重新啟動,如果使用LastKnownGoodControlSet啟動仍然產生錯誤,系統報告啟動失敗,錯誤信息將被顯示,系統停止啟動;值為2時錯誤情況為嚴重,系統啟動失敗並且以LastKnownGoodControlSet重新啟動,如果系統啟動已經在使用LastKnownGood值,它會忽略錯誤並且繼續啟動;當值是1的時候錯誤為普通,系統會產生一個錯誤信息,但是仍然會忽略這個錯誤並且繼續啟動;當值是0的時候忽略,系統不會顯示任何錯誤信息而繼續運行
*SessionManager啟動了WindowsXP高級子系統以及服務,SessionManager啟動控制所有輸入、輸出設備以及訪問顯示器屏幕的Win32子系統以及Winlogon進程,初始化內核完畢。
e)登陸
*Winlogon.exe啟動LocalSecurityAuthority,同時WindowsXPProfessional歡迎屏幕或者登陸對話框顯示,這時候,系統還可能在後台繼續初始化剛才沒有完成的驅動程序。
*提示輸入有效的用戶名或密碼。
ServiceController最後執行以及掃描HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServives來檢查是否還有服務需要加載,ServiceController查找start鍵值為2或更高的服務,服務按照start的值以及DependOnGroup和DepandOnService的值來加載。
只有用戶成功登陸到計算機後,WindowsXP的啟動才被認為是完成,在成功登陸後,系統拷貝CloneControlSet到LastKnownGoodControlSet,完成這一步驟後,系統才意味著已經成功引導了。