Windows操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程詳解.ppt

Windows操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程詳解 編輯作者 lznetshn 楊老師 職業(yè) 計(jì)算機(jī)維修教師E mail lznetshn163工作地 昆明 Windows啟動(dòng)原理 WindowsXP是基于NT技術(shù)的操作系統(tǒng) 它的啟動(dòng)過程同WindowsNT和Windows2000基本相同WindowsXP的啟動(dòng)過程 主要包括以下幾個(gè)步驟 電源開啟自檢過程 初始化啟動(dòng)過程 引導(dǎo)程序載入過程 檢測(cè)和配置硬件過程 內(nèi)核加載過程 用戶登錄過程 即插即用設(shè)備的檢測(cè)過程 一 電源開啟自檢過程 1 在打開計(jì)算機(jī)電源時(shí) 首先開始電源啟動(dòng)自檢過程 從BIOS中載入必要的指令 然后進(jìn)行如下一系列的自檢操作 2 進(jìn)行硬件的初始化檢查 例如檢查內(nèi)存的容量等 3 驗(yàn)證用于啟動(dòng)操作系統(tǒng)的設(shè)備是否正常 例如 檢查硬盤是否存在等 4 從CMOS中讀取系統(tǒng)配置信息 例如 當(dāng)前計(jì)算機(jī)硬件信息 用戶設(shè)置信號(hào) 磁盤引導(dǎo)順序 引導(dǎo)密碼等 5 注 在完成了電源啟動(dòng)的自檢之后 每個(gè)帶有固件的硬件設(shè)備 如顯卡和磁盤控制器 都會(huì)根據(jù)需要完成內(nèi)部的自檢操作 二 初始化啟動(dòng)過程 在完成了電源啟動(dòng)自檢過程之后 存儲(chǔ)在CMOS中的設(shè)置 例如磁盤的引導(dǎo)順序等 能夠決定由哪些設(shè)備來引導(dǎo)計(jì)算機(jī) 例如 可以設(shè)置磁盤的引導(dǎo)順序?yàn)槭紫韧ㄟ^A盤引導(dǎo) 其次才通過C盤引導(dǎo) 則系統(tǒng)會(huì)首先嘗試用A盤引導(dǎo)系統(tǒng) 如果A盤存在并可引導(dǎo) 則通過A盤引導(dǎo) 如果A盤不存在 則通過C盤引導(dǎo)系統(tǒng) 如果A盤存在 但不是引導(dǎo)盤 則系統(tǒng)地提示系統(tǒng)不可引導(dǎo) 一般來說通常會(huì)使用硬盤引導(dǎo) 在進(jìn)行硬盤引導(dǎo)時(shí) 啟動(dòng)過程通常按照如下的步驟進(jìn)行 1 系統(tǒng)首先檢測(cè)打開硬盤電源 2 若該硬盤是啟動(dòng)盤 BIOS就將主引導(dǎo)記錄 MainBootRecord MBR 中的引導(dǎo)代碼載入內(nèi)存 3 接著 BIOS會(huì)將啟動(dòng)過程的運(yùn)行交給MBR來進(jìn)行 4 計(jì)算機(jī)搜索MBR中的分區(qū)表 找出活動(dòng)分區(qū) ActivePartition 5 計(jì)算機(jī)將活動(dòng)分區(qū)的第一個(gè)扇區(qū)中的引導(dǎo)代碼載入到內(nèi)存 6 引導(dǎo)代碼檢測(cè)當(dāng)前使用的文件系統(tǒng)是否可用 7 引導(dǎo)代碼查找ntldr文件 找到之后啟動(dòng)它 8 BIOS將控制權(quán)轉(zhuǎn)交給ntldr 由ntldr完成操作系統(tǒng)的啟動(dòng) 注意 這里簡(jiǎn)單介紹一下MBR的概念 MBR位于啟動(dòng)磁盤的第一個(gè)扇區(qū) 其中主要包含引導(dǎo)代碼 BootCode 和分區(qū)表 PartitionTable 數(shù)據(jù) 引導(dǎo)代碼主要用于引導(dǎo)系統(tǒng) 而分區(qū)表則主要用于標(biāo)識(shí)基本分區(qū)和擴(kuò)展分區(qū) 三 引導(dǎo)程序載入過程 本過程主要由ntldr文件完成 Ntldr從引導(dǎo)分區(qū)載入啟動(dòng)文件 然后完成如下一些任務(wù) 在基于X86CPU的系統(tǒng)下 設(shè)置CPU的運(yùn)行使用32位的Flat內(nèi)存模式對(duì)基于X86CPU的計(jì)算機(jī)來說 第一次啟動(dòng)的時(shí)候總是進(jìn)入所謂的實(shí)模式 RealMode 在實(shí)模式下CPU的某些特性不能完全發(fā)揮 這是因?yàn)樗ＷC同8位或16位的CPU 如8086 8088 相兼容 實(shí)模式下由于系統(tǒng)規(guī)格的限制 無法對(duì)大容量內(nèi)存進(jìn)行直接存取 而必須通過分段的方式完成 對(duì)于32位的WindowsXP來說 8位或16位的CPU顯然是無用的 ntldr首先會(huì)將CPU切換到32位的模式 從而確保WindowsXP的正常 在CPU的32位模式下 可以對(duì)大容量內(nèi)存進(jìn)行直接存取 而徹底拋棄了原先在8位或16位下分段存取內(nèi)存的不便 啟動(dòng)文件系統(tǒng)ntldr中包含相應(yīng)的代碼 能夠幫助WindowsXP完成對(duì)NTFS或FAT格式的磁盤進(jìn)行讀寫 從而能夠讀取 訪問和復(fù)制文件 3 讀取boot ini文件在boot ini中 其內(nèi)容包括 bootloader timeout 30default multi 0 disk 0 rdisk 0 partition 1 WINDOWS operatingsystems multi 0 disk 0 rdisk 0 partition 1 WINDOWS MicrosoftWindowsXPProfessional fastdetectmulti 0 disk 0 rdisk 0 partition 2 WINNT WindowsWindows2000Professional Multi表示一個(gè)非SCSI硬盤設(shè)備或一個(gè)由SCSIBIOS訪問的SCSI硬盤 該文段也可為SCSI 這是其意思為一個(gè)由SCSIBIOS禁止的硬盤 0 是硬件適配卡序號(hào) 數(shù)字不一定是0 Disk 0 表示SCSI總線號(hào) 數(shù)字不一定是0 如果前面是Multi則這項(xiàng)永遠(yuǎn)為disk 0 數(shù)字不改變 Rdisk 0 表示硬盤的序號(hào) Partition 3 為分區(qū)序號(hào) MicrosoftWindowsXPProfessional 這部分內(nèi)容就是開機(jī)顯示列表時(shí)本系統(tǒng)的名稱 可以任意修改 支持中文 NTLDR就是從這里查找WindowsXPProfessional的系統(tǒng)文件的位置的 若沒有選擇 系統(tǒng)從第一個(gè)操作系統(tǒng)開始引導(dǎo) 注 1 對(duì)于單引導(dǎo)的系統(tǒng)來說 ntldr會(huì)通過啟動(dòng)ntdetect來初始化硬件檢測(cè)狀態(tài) 2 對(duì)于多引導(dǎo)系統(tǒng)來說 首先由用戶在操作系統(tǒng)菜單中選擇要啟動(dòng)的操作系統(tǒng)然后而由ntldr進(jìn)行相應(yīng)的操作 3 如果選擇啟動(dòng)舊式的微軟操作系統(tǒng) 如MS DOS Windows9x ME ntldr會(huì)將從bootsect dos文件中讀取MBR代碼 然后將控制權(quán)交給bootsect dos中的MBR 4 根據(jù)需要提供啟動(dòng)菜單在這一步 如果用戶按下F8鍵 則會(huì)顯示啟動(dòng)菜單 允許用戶選擇不同的啟動(dòng)方式 例如使用安全方式啟動(dòng) 或是使用最后一次正確的配置啟動(dòng)等 檢測(cè)硬件和硬件配置在這一步中 ntldr啟動(dòng)ntdetect文件進(jìn)行基本的設(shè)備檢查 然后將boot ini文件中的信息 以及注冊(cè)表中的硬件和軟件信息傳遞給ntoskrnl exe程序 注 ntoskrnl exe 該文件在 windows system32中 如果損壞 可以從 WINDOWS system32 dllcache目錄中找到后 在DOS狀態(tài)下Copy恢復(fù) 該文件屬性為 系統(tǒng) 隱藏 只讀 不能Copy時(shí)用attrib修改后再copy 再將 WINDOWS system32 dllcache目錄中的ntoskrnl exe文件改回系統(tǒng) 隱藏 只讀即可 四 檢測(cè)和配置硬件過程 在處理完boot ini文件之后 ntldr會(huì)啟動(dòng)ntdetect程序 在基于X86的系統(tǒng)中 ntdetect會(huì)通過調(diào)用系統(tǒng)固件程序收集安裝的硬件信息 然后由ntdetect將這些信息傳遞送回ntldr Ntldr獲取從ntdetect發(fā)來的信息后 將這些信息組織成為內(nèi)部的斷氣結(jié)構(gòu)形式 然后由ntldr啟動(dòng)ntoskrnl exe 并將這些信息發(fā)送給它 Ntdetect會(huì)收集如下類型的硬件信息 1 系統(tǒng)固件信息 例如時(shí)間和日期等2 總線適配器的類型3 顯卡適配器的類型4 鍵盤5 通信端口6 磁盤7 軟盤8 輸入設(shè)備 例如鼠標(biāo)9 并口10 安裝在ISA槽中的ISA設(shè)備11 完成信息的檢測(cè)之后 WindowsXP會(huì)在屏幕上顯示那個(gè)著名的WindowsXP商標(biāo) 并顯示一個(gè)滾動(dòng)的 告訴用戶Windows的啟動(dòng)進(jìn)程 五 內(nèi)核加載過程 將內(nèi)核 ntoskrnl exe 和硬件抽象層 hal dll 載入到內(nèi)存加載控制集信息在這一過程中 ntldr從注冊(cè)表中的HKEY LOCAL MACHINE SYSTEM位置加載相應(yīng)的控制集 ControlSet 信息 并確定在啟動(dòng)過程中要加載的設(shè)備驅(qū)動(dòng) 加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和服務(wù)在這一步中 系統(tǒng)會(huì)在BIOS的幫助下開始加載設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 以及服務(wù) 啟動(dòng)會(huì)話管理器完成上面的過程之后 內(nèi)核會(huì)啟動(dòng)會(huì)話管理器 SessionManager 這是一個(gè)名為smss exe的程序 其作用表現(xiàn)如下 創(chuàng)建系統(tǒng)環(huán)境變量創(chuàng)建虛擬內(nèi)存頁面文件 六 用戶登錄過程 在這一過程中 Windows子系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)winlogon exe 這是一個(gè)系統(tǒng)服務(wù) 用于提供對(duì)Windows用戶的登錄和注銷的支持 Winlogon exe可以完成如下一些工作 1 啟動(dòng)服務(wù)子系統(tǒng) services exe 也稱服務(wù)控制管理器 ServiceControlManager SCM 2 啟動(dòng)本地安全授權(quán) LocalSecurityAuthority LSA 過程 lsass exe 3 在開始登錄提示的時(shí)候 對(duì)Crtl Alt Del組合鍵進(jìn)行分析處理 4 一個(gè)圖形化的識(shí)別和認(rèn)證組件收集用戶的帳號(hào)和密碼 然后將這些信息安全地傳送給LSA以進(jìn)行認(rèn)證處理 如果用戶提供的信息是正確的 能夠通過認(rèn)證 就允許用戶對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問 要注意的是 如果您的計(jì)算機(jī)中 只有Administrator這一個(gè)用戶 那么在歡迎屏幕中就會(huì)顯示Administrator用戶項(xiàng) 如果您的計(jì)算機(jī)中不僅有Administrator用戶 還有別的可以交互登錄的用戶 那么歡迎屏幕中就只顯示出Administrator之外的用戶 而不顯示Administrator用戶 直接在歡迎屏幕中按下兩次Crtl Alt Del組合鍵 即可打開標(biāo)準(zhǔn)的登錄窗口 可以再輸入Administrator的用戶名和密碼 以便用最高管理員的身份登錄 七 即插即用設(shè)備的檢測(cè)過程 對(duì)即插即用設(shè)備的檢測(cè) 實(shí)際上是和登錄過程異步進(jìn)行的 由系統(tǒng)固件 硬件 設(shè)備驅(qū)動(dòng)和系統(tǒng)特性決定了WindowsXP如何對(duì)新設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和枚舉 當(dāng)即插即用組件正常工作后 WindowsXP會(huì)對(duì)新設(shè)備進(jìn)行檢測(cè) 為它們分配系統(tǒng)資源 并在盡量不要用戶提供選擇的情況下 為新設(shè)備安裝一個(gè)合適版本的驅(qū)動(dòng)程序 八 加載系統(tǒng)服務(wù)程序 實(shí)際上也是和登錄過程異步進(jìn)行的 這時(shí)系統(tǒng)在加載各種服務(wù)程序 以便為操作用戶提供操作平臺(tái) 在加載完成explorer exe服務(wù)程序時(shí) 就可以看到WindowsXP桌面 注 explorer exe 該文件的所在位置 WINDOWS 如果損壞 可以從 WINDOWS system32 dllcache目錄