從打開電源到開始操作，計算機的啟動是一個非常複雜的過程。
我一直搞不清楚，這個過程到底是怎麼回事，隻看見螢幕快速滾動各種提示...... 這幾天，我查了一些資料，試圖搞懂它。下面就是我整理的筆記。
零、boot的含義
先問一個問題，"啟動"用英語怎麼說？
回答是boot。可是，boot原來的意思是靴子，"啟動"與靴子有什麼關系呢？ 原來，這裡的boot是bootstrap（鞋帶）的縮寫，它來自一句諺語：
"pull oneself up by one's bootstraps"
字面意思是"拽着鞋帶把自己拉起來"，這當然是不可能的事情。最早的時候，工程師們用它來比喻，計算機啟動是一個很沖突的過程：必須先運作程式，然後計算機才能啟動，但是計算機不啟動就無法運作程式！
早期真的是這樣，必須想盡各種辦法，把一小段程式裝進記憶體，然後計算機才能正常運作。是以，工程師們把這個過程叫做"拉鞋帶"，久而久之就簡稱為boot了。
計算機的整個啟動過程分成四個階段。
一、第一階段：bios
上個世紀70年代初，"隻讀記憶體"（read-only memory，縮寫為rom）發明，開機程式被刷入rom晶片，計算機通電後，第一件事就是讀取它。
1.1 硬體自檢
1.2 啟動順序
硬體自檢完成後，bios把控制權轉交給下一階段的啟動程式。
這時，bios需要知道，"下一階段的啟動程式"具體存放在哪一個裝置。也就是說，bios需要有一個外部儲存裝置的排序，排在前面的裝置就是優先轉交控制權的裝置。這種排序叫做"啟動順序"（boot sequence）。
打開bios的操作界面，裡面有一項就是"設定啟動順序"。
二、第二階段：主引導記錄
bios按照"啟動順序"，把控制權轉交給排在第一位的儲存裝置。
這時，計算機讀取該裝置的第一個扇區，也就是讀取最前面的512個位元組。如果這512個位元組的最後兩個位元組是0x55和0xaa，表明這個裝置可以用于啟動；如果不是，表明裝置不能用于啟動，控制權于是被轉交給"啟動順序"中的下一個裝置。
2.1 主引導記錄的結構
"主引導記錄"隻有512個位元組，放不了太多東西。它的主要作用是，告訴計算機到硬碟的哪一個位置去找作業系統。
主引導記錄由三個部分組成：
（1） 第1-446位元組：調用作業系統的機器碼。 （2） 第447-510位元組：分區表（partition table）。 （3） 第511-512位元組：主引導記錄簽名（0x55和0xaa）。
其中，第二部分"分區表"的作用，是将硬碟分成若幹個區。
2.2 分區表
分區表的長度隻有64個位元組，裡面又分成四項，每項16個位元組。是以，一個硬碟最多隻能分四個一級分區，又叫做"主分區"。
每個主分區的16個位元組，由6個部分組成：
（1） 第1個位元組：如果為0x80，就表示該主分區是激活分區，控制權要轉交給這個分區。四個主分區裡面隻能有一個是激活的。 （2） 第2-4個位元組：主分區第一個扇區的實體位置（柱面、磁頭、扇區号等等）。 （4） 第6-8個位元組：主分區最後一個扇區的實體位置。 （5） 第9-12位元組：該主分區第一個扇區的邏輯位址。 （6） 第13-16位元組：主分區的扇區總數。
最後的四個位元組（"主分區的扇區總數"），決定了這個主分區的長度。也就是說，一個主分區的扇區總數最多不超過2的32次方。
三、第三階段：硬碟啟動
這時，計算機的控制權就要轉交給硬碟的某個分區了，這裡又分成三種情況。
3.1 情況a：卷引導記錄
"卷引導記錄"的主要作用是，告訴計算機，作業系統在這個分區裡的位置。然後，計算機就會加載作業系統了。
3.2 情況b：擴充分區和邏輯分區
随着硬碟越來越大，四個主分區已經不夠了，需要更多的分區。但是，分區表隻有四項，是以規定有且僅有一個區可以被定義成"擴充分區"（extended partition）。
所謂"擴充分區"，就是指這個區裡面又分成多個區。這種分區裡面的分區，就叫做"邏輯分區"（logical partition）。
計算機接着讀取第二個邏輯分區的第一個扇區，再從裡面的分區表中找到第三個邏輯分區的位置，以此類推，直到某個邏輯分區的分區表隻包含它自身為止（即隻有一個分區項）。是以，擴充分區可以包含無數個邏輯分區。
但是，似乎很少通過這種方式啟動作業系統。如果作業系統确實安裝在擴充分區，一般采用下一種方式啟動。
3.3 情況c：啟動管理器
四、第四階段：作業系統
控制權轉交給作業系統後，作業系統的核心首先被載入記憶體。
以linux系統為例，先載入/boot目錄下面的kernel。核心加載成功後，第一個運作的程式是/sbin/init。它根據配置檔案（debian系統是/etc/initab）産生init程序。這是linux啟動後的第一個程序，pid程序編号為1，其他程序都是它的後代。
然後，init線程加載系統的各個子產品，比如視窗程式和網絡程式，直至執行/bin/login程式，跳出登入界面，等待使用者輸入使用者名和密碼。
至此，全部啟動過程完成。