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舊 2003-05-22, 10:24 AM   #1
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預設 Windows XP Professional電腦啟動程序概述

Windows XP Professional電腦啟動程序概述

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概述

本文講述了Microsoft Windows XP 在x86架構電腦上的啟動程序,旨在使讀者更加瞭解Windows XP專業版啟動的基本知識。瞭解了這些知識以後,當啟動發生問題時,可以更快地找到解決方案以避免可能發生的各方面的損失。但要注意的是,本文並沒有涉及到故障處理以及任何關於故障的闡述,本文僅僅介紹Windows XP引導/啟動程序。


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目錄

1. Windows XP啟動階段概覽

2. 每個啟動階段的詳細介紹


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Windows XP啟動階段概覽

從按下電腦開關啟動電腦,到登入到桌面完成啟動,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. 載入內核階段;

4. 啟始化內核階段;

5. 登陸。


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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專業版操作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,電腦首先執行Power On Self Test(POST),POST檢測系統的總記憶體以及其他硬體設備的現狀。如果電腦系統的BIOS(基礎輸入/輸出系統)是即插即用的,那麼電腦硬體設備將經過檢驗以及完成配置。電腦的基礎輸入/輸出系統(BIOS)定位電腦的引導設備,然後MBR(Master Boot Record)被載入並執行。在預引導階段,電腦要載入Windows XP的NTLDR文件。

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將電腦微處理器從真真真真真實模式轉換為32位平面記憶體模式。在真真真真真實模式中,系統為MS-DOS保留640kb記憶體,其餘記憶體視為擴展記憶體,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文件系統格式化的分區,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。

接著系統來到了操作系統選項階段,如果電腦安裝了不止一個操作系統(也就是多系統),而且正確設置了boot.ini使系統提供操作系統選項的條件下,電腦顯示器會顯示一個操作系統選單,這是NTLDR讀取boot.ini的結果。(至於操作系統選單,由於暫時條件不夠,沒辦法截圖,但是筆者模擬了一個,見圖一。)

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)表示磁牒控制器,disk(0)rdisk(0)表示磁牒,partition(x)表示分區。NTLDR就是從這裡搜尋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中只有一個操作系統選項,或者把timeout值設為0,則系統不出現操作系統選項表單,直接引導到那個唯一的系統或者預設的系統。在選項啟動Windows XP Professional後,操作系統選項階段結束,硬體檢測階段開始。

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

硬體檢測完成後,進入配置選項階段。如果電腦含有多個硬體配置檔案列表,可以通過按上下按鈕來選項。如果只有一個硬體配置檔案,電腦不顯示此螢幕而直接使用預設的配置文件載入Windows XP專業版。

引導階段結束。在引導階段,系統要用到的文件一共有:NTLDR,Boot.ini,ntdetect.com,ntokrnl.exe,Ntbootdd.sys,bootsect.dos(可選的)。

c) 載入內核階段

在載入內核階段,ntldr載入稱為Windows XP內核的ntokrnl.exe。系統載入了Windows XP內核但是沒有將它啟始化。接著ntldr載入硬體抽像層(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。控制集中包含設備的驅動程式以及需要載入的服務。NTLDR載入HKEY_LOCAL_MACHINE\system\service\...下start鍵值為0的最底層設備驅動。當作為Control Set的鏡像的Current Control Set被載入時,ntldr傳遞控制給內核,啟始化內核階段就開始了。

d) 啟始化內核階段

在啟始化內核階段開始的時候,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:

內核使用在硬體檢測時收集到的資料來新增了HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE鍵。

內核通過引用HKEY_LOCAL_MACHINE\system\Current的預設值複製Control Set來新增了Clone Control Set。Clone Control Set配置是電腦資料的製作製作製作製作制作備份,不包括啟動中的改變,也不會被修改。

系統完成啟始化以及載入設備驅動程式,內核啟始化那些在載入內核階段被載入的底層驅動程式,然後內核掃瞄HKEY_LOCAL_MACHINE\system\CurrentControlSet\service\...下start鍵值為1的設備驅動程式。這些設備驅動程式在載入的時候便完成啟始化,如果有錯誤發生,內核使用ErrorControl鍵值來決定如何處理,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,錯誤信息將被顯示,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信息,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信息而繼續執行

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、輸出設備以及訪問顯示器螢幕的Win32子系統以及Winlogon工作,啟始化內核完畢。

e) 登陸

Winlogon.exe啟動Local Security Authority,同時Windows XP Professional歡迎螢幕或者登陸對話視窗顯示,這時候,系統還可能在後台繼續啟始化剛才沒有完成的驅動程式。

提示輸入有效的用戶名或密碼。

Service Controller最後執行以及掃瞄HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Servives來檢查是否還有服務需要載入,Service Controller搜尋start鍵值為2或更高的服務,服務按照start的值以及DependOnGroup和DepandOnService的值來載入。

只有用戶成功登錄到電腦後,Windows XP的啟動才被認為是完成,在成功登入後,系統拷貝Clone Control Set到LastKnownGood Control Set,完成這一步驟後,系統才意味著已經成功啟始了。


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結論

本文簡單講述了Windows XP Professional在32位電腦上的啟動/啟始程序,包括每個啟動階段,以及階段中的詳細步驟。雖然本文沒有提及錯誤處理,但是通過讓讀者瞭解這些啟動程序,當遇到錯誤時他們會變得更加從容以及更加容易找到錯誤的原因。
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