知根知底 Windows XP系統啟動過程概述

知根知底 Windows XP系統啟動過程概述

 
　　
　　從按下電腦開關啟動電腦，到登入到案頭完成啟動，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. 載入核心階段；

　　4. 初始化核心階段；

　　5. 登陸。

　　每個啟動階段的詳細介紹

　　a） 預引導階段

　　在按下電腦電源使電腦啟動，並且在Windows XP專業版作業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，電腦首先運行Power On Self Test（POST），POST檢測系統的總記憶體以及其他硬體裝置的現狀。如果電腦系統的BIOS（基礎輸入/輸出系統）是隨插即用的，那麼電腦硬體裝置將經過檢驗以及完成配置。電腦的基礎輸入/輸出系統（BIOS）定位電腦的引導裝置，然後MBR（Master Boot Record）被載入並運行。在預引導階段，電腦要載入Windows XP的NTLDR檔案。

　　b） 引導階段

　　Windows XP Professional引導階段包含4個小的階段。

　　首先，電腦要經過初始引導載入器階段（Initial Boot Loader），在這個階段裡，NTLDR將電腦微處理器從實模式轉換為32位平面記憶體模式。在實模式中，系統為MS-DOS保留640kb記憶體，其餘記憶體視為擴充記憶體，而在32位平面記憶體模式中，系統（Windows XP Professional）視所有記憶體為可用記憶體。接著，NTLDR啟動內建的mini-file system drivers，通過這個步驟，使NTLDR可以識別每一個用NTFS或者FAT檔案系統格式化的分區，以便發現以及載入Windows XP Professional，到這裡，初始引導載入器階段就結束了。

　　接著系統來到了作業系統選擇階段，如果電腦安裝了不止一個作業系統（也就是多系統），而且正確設定了boot.ini使系統提供作業系統選擇的條件下，電腦顯示器會顯示一個作業系統選單，這是NTLDR讀取boot.ini的結果。（至於作業系統選單，由於暫時條件不夠，沒辦法，但是筆者類比了一個）

　　在boot.ini中，主要包含以下內容：

　　[boot loader]

　　timeout=30

　　default=multi（0）disk（0）rdisk（0）partition（1）/WINDOWS

　　[operating systems]

　　multi（0）disk（0）rdisk（0）partition（1）/WINDOWS="Microsoft Windows XP Professional" /fastdetect

　　multi（0）disk（0）rdisk（0）partition（2）/WINNT="Windows Windows 2000 Professional"

　　其中，multi（0）表示磁碟控制卡，disk（0）rdisk（0）表示磁碟，partition（x）表示分區。NTLDR就是從這裡尋找Windows XP Professional的系統檔案的位置的。（*本文不會更詳細地講解boot.ini的組成結構，因為其與本主題關係不大，如果想瞭解，可以到一些專門的網站處查詢相關資訊。）如果在boot.ini中只有一個作業系統選項，或者把timeout值設為0，則系統不出現作業系統選擇菜單，直接引導到那個唯一的系統或者預設的系統。在選擇啟動Windows XP Professional後，作業系統選擇階段結束，硬體檢測階段開始。

　　在硬體檢測階段中，ntdetect.com將收集電腦硬體資訊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體資訊加入到註冊表HKEY_LOCAL_MACHINE下的hardware中。

　　硬體檢測完成後，進入配置選擇階段。如果電腦含有多個硬體設定檔列表，可以通過按上下按鈕來選擇。如果只有一個硬體設定檔，電腦不顯示此螢幕而直接使用預設的設定檔載入Windows XP專業版。

　　引導階段結束。在引導階段，系統要用到的檔案一共有：NTLDR，Boot.ini，ntdetect.com，ntokrnl.exe，Ntbootdd.sys，bootsect.dos（可選的）。
 
 c） 載入核心階段

　　在載入核心階段，ntldr載入稱為Windows XP核心的ntokrnl.exe。系統載入了Windows XP核心但是沒有將它初始化。接著ntldr載入硬體抽象層（HAL，hal.dll），然後，系統繼續載入HKEY_LOCAL_MACHINE/system鍵，NTLDR讀取select鍵來決定哪一個Control Set將被載入。控制集中包含裝置的驅動程式以及需要載入的服務。NTLDR載入HKEY_LOCAL_MACHINE/system/service/…下start索引值為0的最底層裝置驅動。當作為Control Set的鏡像的Current Control Set被載入時，ntldr傳遞控制給核心，初始化核心階段就開始了。

　　d） 初始化核心階段

　　在初始化核心階段開始的時候，彩色的Windows XP的logo以及進度條顯示在螢幕中央，在這個階段，系統完成了啟動的4項任務：

　　核心使用在硬體檢測時收集到的資料來建立了HKEY_LOCAL_MACHINE/HARDWARE鍵。

　　核心通過引用HKEY_LOCAL_MACHINE/system/Current的預設值複製Control Set來建立了Clone Control Set。Clone Control Set配置是電腦資料的備份，不包括啟動中的改變，也不會被修改。

　　系統完成初始化以及載入裝置驅動程式，核心初始化那些在載入核心階段被載入的底層驅動程式，然後核心掃描HKEY_LOCAL_MACHINE/system/CurrentControlSet/service/…下start索引值為1的裝置驅動程式。這些裝置驅動程式在載入的時候便完成初始化，如果有錯誤發生，核心使用ErrorControl索引值來決定如何處理，值為3時，錯誤標誌為危機/關鍵，系統初次遇到錯誤會以LastKnownGood Control Set重新啟動，如果使用LastKnownGood Control Set啟動仍然產生錯誤，系統報告啟動失敗，錯誤資訊將被顯示，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LastKnownGood Control Set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資訊，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資訊而繼續運行

　　Session Manager啟動了Windows XP進階子系統以及服務，Session Manager啟動控制所有輸入、輸出裝置以及訪問顯示器螢幕的Win32子系統以及Winlogon進程，初始化核心完