操作系统原理|系统初启过程及细节简介

大家都知道，打开计算机电源以后，计算机就开始初启过程，即引导操作系统。系统初启过程的细节与所用计算机的体系结构有关，但对所有机器来说，初启的目的是相同的：将操作系统的副本读入内存，建立正常的运行环境。对于Intel 80386系列来说，初启过程分为硬件检测、加载引导程序、初始化内核和实现用户登录。

1.硬件检测

当计算机加电启动时，首先CPU进入实模式，开始执行ROM-BIOS起始位置的代码。BIOS执行加电自检程序（POST），完成硬件启动，然后对系统中配置的硬件（如内存、硬盘及其他设备）进行诊断检测，确定各自在系统中存在，并且处于正常状态。自检工作要经历2～3分钟。自检完成后，按照预先在系统CMOS中设置的启动顺序，ROM-BIOS搜索CDROM、硬盘或者软盘等设备的驱动器，读入系统引导区（通常是磁盘上第一个扇区）的程序，并将系统控制权交给引导装入程序。

2.加载引导程序

整个硬盘的第一个扇区是引导扇区。计算机加电后就从此处“引导”，所以称之为“主引导记录块”（MBR）。MBR中存有磁盘分区的数据和一段简短的程序，该程序并不直接引导操作系统，但它能根据盘区划分的信息找到“活动”分区，然后从活动分区中将引导程序读到内存；运行系统引导程序，它从硬盘中读入其他几个更为复杂的程序，由后者加载操作系统的内核。内核加载完毕后，系统跳转到setup程序，并在实模式下运行。它设置系统参数（包括内存、磁盘等，由BIOS返回）、检测和设置显示器与显示模式等。最后进入保护模式，并转到内核映像的开头，执行内核初始化。

3.初始化内核

系统初始化过程可以分为三个阶段。(www.xing528.com)

第一阶段主要是CPU本身初始化，如设置内核页表、启动页面映射机制、建立系统的第一个进程、初始化内核的全局变量和静态变量、设置中断向量表的初始状态等。

第二阶段主要是系统中一些基础设施的初始化，如设置内存边界、初始化内存页面、设置各种处理程序入口地址、定义系统中最大进程数目、创建init内核线程等。

第三阶段是对上层部分初始化，如初始化外部设备、加载驱动程序、创建核心线程、初始化文件系统并加载它等。

内核初始化工作完成后，就由初始化进程完成系统运行的设置工作，如设置操作系统启动时默认的执行级别、激活交换分区、检查磁盘、建立用户工作环境、显示登录界面及提示信息等。

4.实现用户登录

在用户态初始化阶段，init程序在每个tty端口上创建一个login进程，用来支持用户登录。login进程接收用户输入的账号和密码，并予以验证。合法用户通过验证后就可以进入系统，使用shell交互地执行用户命令，或者在桌面环境上操作。