luda 【PConline闲聊】对于周围我们已经习惯的事情，很多时候忽略了背后的更多原理，但是突然有人问为什么的时候，说不出原因。不知道大家有没有这样体验过。(威廉莎士比亚，《哈姆雷特》，《经验名言》)。就像有人问你一样，计算机是如何启动的？我相信你一定会回答得很简单。“按电源建设。”" "
那问题来了，你想过电脑开机背后的原理吗？按下启动按钮后，硬件部分会发生什么反应？如何通过CPU、内存、显卡、主板等硬件启动安装硬盘的系统，以便我们使用？
如果您组装过计算机或看过计算机组装视频，您会对硬盘指示灯、音频接口、启动和重启指示灯、机箱上的USB接口、负责启动键正常工作的机箱线路有大致印象。
按下计算机电源按钮时，实际上是“短连接”主板上负责启动的两个针脚。(阿尔伯特爱因斯坦，计算机名言)因此，如果出现按下电源按钮无法打开机器的情况，一些专家会拔掉主板电缆，然后通过驱动程序将主板电源开关电缆“PowerSW”连接到两个接线板上，从而打开“短”电源。有趣的是，这两个接口不能继续连接。否则，计算机将关闭。
在接口方面，主机主板提供了CPU、AGP、PCI插槽、USB端口和PS/2接口等，通信速度差异很大。如何解决不同插槽的通信速度差异？主板为CPU、SATA和USB设备提供不同的时钟频率，以验证这些硬件是否正常工作。
另外，按下计算机电源按钮向微控制器发送Reset信号后，主板将经过一系列切换，开始启动计算机内部的芯片。该芯片有一个名为“基本输出输入系统”的程序。也就是我们常说的BIOS。
此时，BIOS首先检查“硬件自检”。这主要是确认计算机的硬件是否满足计算机正常运行的基本条件。如果硬件出现问题，主板发出不同意思的蜂鸣音，计算机无法正常启动。
BIOS自检完成后，根据BOOT顺序列表逐个检查。如果前面有光驱/软驱，BIOS将自动检测是否有光盘/软盘；如果有光盘/软盘，BIOS将尝试使用光盘软盘启动系统，就像使用USB启动一样。
如果目前磁碟/磁片/USB储存装置上没有相关的开机档案，BIOS会根据开机顺序表格，自动移至下一个可执行的项目。然后，BIOS将控制权移交给下一步的引导过程，引导系统步骤。
此时，BIOS需要知道“下一步引导程序”拥有哪些设备。BIOS需要外部存储设备的顺序，前面的设备是优先传递控制权的设备。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure，)将此排序称为“启动顺序”，并打开BIOS的操作界面。其中一个是“设置引导顺序”。
BIOS按照硬盘的顺序启动后，计算机将控制权传递给第一个硬盘，控制安装在硬盘上的系统，读取该设备的第一个扇区。也就是说，读取第一个512字节，称为“主引导记录”。如果此512字节的最后两个字节是0x55和0xAA，则此设备可用于引导。否则，设备将无法启动，控制将传递到“启动顺序”中的下一个设备。
“主引导记录”只起到引导的作用，它告诉计算机要找到操作系统的硬盘的哪个部分。“主引导记录”记录硬盘的分区表。这意味着每个区域可以安装不同的操作系统，因此“主引导记录”必须知道要传递控制的区域。
如果每个扇区为512字节，则单个分区最多不超过2TB。考虑到扇区的逻辑地址为32位，单个硬盘上可用的最大空间不超过2TB。要使用更大的硬盘，只有两种方法。一个是增加每个扇区的字节数，另一个是增加扇区数。
计算机的控制权传递到硬盘的一个分区，因此会出现三种情况。
第一种情况是卷引导记录。磁盘的四个主分区中只有一个处于活动状态。计算机读取名为卷引导记录的活动分区的第一个扇区。卷引导记录的作用主要是，如果操作系统告诉您在此分区中的位置，则会加载操作系统。
第二种情况是扩展分区和逻辑分区。随着硬盘容量的增加，4个主分区不足，需要更多的分区。但是，只有4个分区表，因此规定只能将一个区定义为扩展分区。扩展分区是指在该区域内又分为多个区域。此区域内的分区称为逻辑分区。
计算机首先读取扩展分数
区的第一个扇区被称为“扩展引导记录”，它里面也包含一张64字节的分区表，但最多只有两个逻辑分区，计算机接着读取第二个逻辑分区的第一个扇区，再从里面的分区表中找到第三个逻辑分区的位置，以此类推，直到某个逻辑分区的分区表只包含它自身为止。从这里看到，扩展分区可以包含无数个逻辑分区，但在日常中很少通过这种方式启动操作系统，除非操作系统确实安装在扩展分区，否则采用第三种情况。第三种情况，启动管理器。在启动管理器后，计算机读取"主引导记录"前面446字节的机器码之后，不再把控制权转交给某一个分区，而是运行事先安装的"启动管理器"（bootloader），由用户选择启动哪一个操作系统。
到了这一阶段，控制权交给了操作系统后，操作系统的内核将载入内存。内核加载成功后，第一个运行的程序。这时根据配置文件产生init进程。然后，init线程加载系统的各个模块，比如窗口程序和网络程序，直至跳出登录界面，等待用户输入用户名和密码。
总结
看完上面介绍后，大家对电脑按下开机键产生一系列奇妙的变化有了更深的感知，不知道有没有被这精密的设计震撼到呢？小小的按钮，大大的世界，希望大家拥有一双善于发现“美”的眼睛，还能继续探索美丽背后的原理，做个生活观察家。