系統啟動過程和系統安裝過程

     一、基本概念

    1、BIOS的概念 

　　BIOS（Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統）全稱是ROM－BIOS，是隻讀存儲器基本輸入／輸出系統的簡寫，它實際是一組被固化到電腦中，為電腦提供最低級最直接的硬體控制的程式，它是連通軟體程式和硬體裝置之間的樞紐，通俗地說，BIOS是硬體與軟體程式之間的一個“轉換器”或者說是接口（雖然它本身也隻是一個程式），負責解決硬體的即時要求，并按軟體對硬體的操作要求具體執行。

    BIOS，它在計算機系統中起着非常重要的作用。一塊主機闆性能優越與否，很大程度上取決于主機闆上的BIOS管理功能是否先進。

    BIOS晶片，在主機闆上表現為一塊長方型或正方型晶片，BIOS中主要存放：

    1、自診斷程式：通過讀取CMOS RAM中的内容識别硬體配置，并對其進行自檢和初始化； 

    2、CMOS設定程式：引導過程中，用特殊熱鍵啟動，進行設定後，存入CMOS RAM中； 

    3、系統自舉裝載程式：在自檢成功後将磁盤相對0道0扇區上的引導程式裝入記憶體，讓其運作以裝入DOS系統； 主要I／O裝置的驅動程式和中斷服務；

   由于BIOS直接和系統硬體資源打交道，是以總是針對某一類型的硬體系統，而各種硬體系統又各有不同，是以存在各種不同種類的BIOS，随着硬體技術的發展，同一種BIOS也先後出現了不同的版本，新版本的BIOS比起老版本來說，功能更強。

　　2、MBR的概念

    主引導扇區位于硬碟的0磁道0柱面1扇區，共512bytes，由三大部分組成：

    硬碟主引導記錄MBR（Master Boot Record）占446bytes

    分區表DPT（Disk Partition Table）占64bytes

    硬碟有效标志（Magic Number）占2bytes。AA和55被稱為幻數(Magic Number),BOIS讀取MBR的時候總是檢查最後是不是有這兩個幻數,如果沒有就被認為是一個沒有被分區的硬碟

    主引導扇區包含的MBR、DPT、MN，這3個區域是作業系統無關的，在每塊硬碟上都存在；MBR是一段可執行程式，由各個作業系統寫入不同的代碼。MBR的存儲空間限制為446位元組，MBR所做的唯一的事情就是裝載第二引導裝載程式。Windows産生的MBR裝載運作PBR；GRUB産生的MBR裝載運作grldr。

    3、作業系統引導過程

    主引導記錄（MasterBootRecord，MBR）：512位元組，位于硬碟的第一個扇區；可存放一小段程式及主分區表。MBR的boot code占用其中的前446個位元組，随後的64個位元組為DPT（Disk Partition Table，硬碟分區表）。

    XP系統引導過程是，BIOS自檢後,DPT把系統控制權交給硬碟第一個分區的PBR（Partition Boot Record），XP的PBR會去找這個分區的ntldr，之後是boot.ini,選擇啟動的系統後load系統資料庫,交控制權給ntoskrnl,然後加載驅動,系統配置等等。

    Vista的PBR不再找ntldr,而是找bootmgr,這個檔案也是儲存在硬碟第一個分區的根目錄下.之後,bootmgr去找同路徑下的\boot\BCD. BCD這個檔案實際是一個系統資料庫檔案,裡面的資料儲存了系統的引導資訊,如果是多系統引導,會提供引導的界面内容. 如果是單Vista系統,控制權會交給winload.exe,之後再去找ntoskrnl.exe.

　　擴充引導記錄（ExtendedBootRecord，EBR）：512位元組，位于擴充分區的第一個扇區，存放邏輯分區資訊。

　　分區引導區（PartitionBootRecord，PBR）：512位元組，位于每個非擴充主分區及每個邏輯分區的第一個扇區；可存放小段程式。

　　活動分區（ActivePartition）：可将所有主分區和邏輯分區中的一個辨別為Active，表示系統啟動時即加載運作其PBR程式的分區。

    DBR ： DOS引導記錄（DOS Boot Record）應稱為OBR（OS Boot Record），意思是活動分區的PBR，即作業系統引導記錄。

    二、分區概念

    一個硬碟的分區有Primary（主分區）、Extended（擴充分區）、Logical（邏輯分區）三種。

    1、主分區

    如果你隻有一個硬碟，那麼這個硬碟肯定應該有一個主分區，以前DOS必須在主分區才能啟動。建立主分區的最大用途便是安裝作業系統，另外如果你有多個主分區，那麼隻有一個可以設定為活動分區（Active），作業系統就是從這個分區啟動的，當然了，隻允許有一個活動分區，所謂的“激活分區”就是将某個主分區設定為活動分區。

    2、擴充分區

    因為主分區有先天的限制（最多隻能有4個），擴充分區就是為了解決這種限制應運而生的，但是需要記住的是：它可是不能直接用來儲存資料的，擴充分區的主要功能就是讓你在其中建立邏輯分區，而且事實上隻能建立20多個。

    3、邏輯分區（邏輯驅動器）

   從上面的介紹你可以了解到，邏輯分區并不是獨立的分區，它是建立在擴充分區中的二級分區，而且在DOS/WINDOWS下，這樣的一個邏輯分區對應于一個邏輯驅動器（Logical Driver），我們平時說的D: E:........一般指的就是這種邏輯驅動器。

   4、分區的限制

   一個硬碟最多隻能劃分為4個主分區，或者是3個主分區加上一個擴充分區，這是因為在硬碟的開頭，也就是主引導扇區總共512位元組存放着MBR占446bytes，DPT分區表占64bytes以及硬碟有效标志占2bytes，由于記錄空間隻有那麼大，是以也隻能記錄這4個分區的資訊。

　　三、一般單作業系統啟動過程

　　1.BIOS加載并啟動儲存在硬碟MBR中的引導程式，該引導程式一般在作業系統安裝時寫入

　　2.MBR引導程式掃描所有分區表，找出活動分區（WindowsMBR程式隻會在MBR中的分區表中查找活動分區，即Windows隻能安裝在主分區；Linux無此限制）

　　3.MBR引導程式加載并啟動儲存在活動分區PBR中的引導程式

　　4.活動分區PBR中的引導程式加載并啟動安裝在其上的作業系統（例如對Win98，定位并執行io.sys；對WinXP，定位并執行ntoskrnl.exe；對于Linux，定位并執行vmlinuz-xxx核心映像）。顯然PBR引導程式與作業系統密切相關，一般在作業系統安裝時寫入。

　　總結為：BIOS–>MBR—>;PBR–>OS files

　　四、修改标準過程實作按需啟動指定作業系統

　　使用BootLoader等軟體置換MBR中的引導程式或PBR中的引導程式，如Windows的NTBoot Loader，Linux下的Lilo、Grub等。Windows NTBoot Loader一般用于在一台機器上安裝多個Windows系統；Lilo或Grub用于在一台機器上安裝多個Linux系統或同時安裝Linux和Windows系統。

　　五、MBR損壞及修複

    mbr的損壞不會危及資料，複也很簡單，重寫mbr就是，dos下面的fdisk/mbr即可修改DOS引導，像DISKGEN等工具修改MBR更是随手拈來。

      六、從U盤或移動硬碟啟動作業系統的步驟

    1、U盤格式化後（FAT32或NTFS都可以），把U盤激活成活動分區（可使用DiskGenius硬碟分區軟體）

    2、寫入U盤活動分區的PBR，以達到PBR讀取bootmgr檔案的目的（可使用Vista或windows7自帶的 bootsect.exe 進行操作）

    3、複制相應啟動檔案到U盤根目錄

    4、修改bios啟動順序從U盤啟動即可

    移動硬碟：開機識别成 USB-HDD

    在XP中格式化成FAT32、NTFS格式的U盤：開機出現在BIOS的Removable Device中，識别成USB-ZIP，預設為主分區非活動分區。可以用DiskGenius激活為活動分區，再開機識别為USB-HDD。

    量産成HDD的U盤：開機出現在BIOS的Hard Disk中，識别成USB-HDD，預設自動設定為活動分區。

作業系統是由不同類型的檔案構成的，隻有保持檔案的完整才能保持系統良好得運作。一般來說，系統如果出現問題，最簡單的方法就是重裝系統。我們重裝系統實際上也是重新建構系統檔案的過程。我們通常說的系統重裝主要有兩種方式：完全安裝和鏡像安裝。

    完全安裝是XP以前的作業系統的構架，主要是把系統所需要的檔案壓縮成為xx.xx_之類的檔案，這樣你在Windows安裝盤内的I386檔案夾就會看到很多這樣的檔案。鏡像安裝主要是指利用Windows的一個syspack.exe的工具将電腦的設定狀态更改至最初狀态，這個工具主要是微軟用于某些作業系統的疑難解決而開發的，但是由于這個過程中基本上去掉了主機的基本硬體資訊，是以很快成為系統克隆的必備工具。

    一般來說，我們在安裝XP的時候基本都是采用的克隆安裝的方法，一是因為省時間，二是因為可以內建很多實用軟體，友善使用者。出于這樣的背景之下，諾頓的Ghost鏡像備份還原工具就派上了用用途，因為其能實作極限壓縮，是以Ghost版本的鏡像安裝方法很快流行起來。我們一般的鏡像安裝的實質都是在目标機上先複制檔案，再重新啟動計算機更新系統資料庫。之前呂思君提出為什麼把鏡像檔案提取到其他地方，然後複制到活動分區也能啟動答案就在這裡。其實如果我們，把一台syspack.exe後的主機中的系統檔案直接複制到目标機上然後重新開機更新也是能實作重裝的。

    後來的Windows longhorn也是采取這種鏡像安裝的方法來實作的，其鏡像格式為wim，Wim較Ghost的優勢展現在其使用了檔案連接配接技術（easyboot中也使用了此技術），能将接近8G的檔案壓縮成為一個2G左右的檔案，而且其還能實作多版本之間的檔案連接配接。之前有人在網上提出Wim的出現就意味着Ghost的死期即将到來，雖然這有點誇張，但是卻真實的說明了Wim檔案的優勢。