问：电脑是怎么从ROM启动的... - 中国DOS联盟论坛

全面认识计算机启动过程
【载自ChinaUnix】

　　首先让我们来了解一些基本概念。第一个是大家非常熟悉的BIOS（基本输入输出系统），BIOS是直接与硬件打交道的底层
代码，它为操作系统提供了控制硬件设备的基本功能。BIOS包括有系统BIOS（即常说的主板BIOS）、显卡BIOS和其它设备（例
如IDE控制器、SCSI卡或网卡等）的BIOS，其中系统BIOS是本文要讨论的主角，因为计算机的启动过程正是在它的控制下进行
的。BIOS一般被存放在ROM(只读存储芯片)之中，即使在关机或掉电以后，这些代码也不会消失。
　　第二个基本概念是内存的地址，我们的机器中一般安装有32MB、64MB或128MB内存，这些内存的每一个字节都被赋予了一个
地址，以便CPU访问内存。32MB的地址范围用十六进制数表示就是0～1FFFFFFH，其中0～FFFFFH的低端1MB内存非常特殊，因为
最初的8086处理器能够访问的内存最大只有1MB，这1MB的低端640KB被称为基本内存，而A0000H～BFFFFH要保留给显示卡的显存
使用，C0000H～FFFFFH则被保留给BIOS使用，其中系统BIOS一般占用了最后的64KB或更多一点的空间，显卡BIOS一般在
C0000H～C7FFFH处，IDE控制器的BIOS在C8000H～CBFFFH处。
　　第一步：当我们按下电源开关时，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不太稳定，主板上的控制芯片组会向CPU
发出并保持一个RESET（重置）信号，让CPU内部自动恢复到初始状态，但CPU在此刻不会马上执行指令。当芯片组检测到电源已
经开始稳定供电了（当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情），它便撤去RESET信号（如果是手工按下计算机面板上的
Reset按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET信号），CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令，从前面的介
绍可知，这个地址实际上在系统BIOS的地址范围内，无论是Award BIOS还是AMI BIOS，放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统
BIOS中真正的启动代码处。
　　第二步：系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power－On Self Test，加电后自检），POST的主要任务是检
测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存和显卡等设备。由于POST是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初
始化，如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误，例如没有找到内存或者内存有问题（此时只会检查640K常规内存），
那么系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下，POST过程进行得非常快，
我们几乎无法感觉到它的存在，POST结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。
　　第三步：接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS，前面说过，存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处，系统BIOS
在这个地方找到显卡BIOS之后就调用它的初始化代码，由显卡BIOS来初始化显卡，此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化
信息，介绍生产厂商、图形芯片类型等内容，不过这个画面几乎是一闪而过。系统BIOS接着会查找其它设备的BIOS程序，找到之
后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。
　　第四步：查找完所有其它设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中包括有系统BIOS的类型、序列号和版
本号等内容。
　　第五步：接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试的进度，
我们可以在CMOS设置中自行决定使用简单耗时少或者详细耗时多的测试方式。
第六步：内存测试通过之后，系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD－ROM、串口、并口、软驱
等设备，另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。
　　第七步：标准设备检测完毕后，系统BIOS内部的支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到
一个设备之后，系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。
　　第八步：到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，多数系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概
略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。
　　第九步：接下来系统BIOS将更新ESCD（Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据）。ESCD是系统BIOS用来
与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，这些数据被存放在CMOS（一小块特殊的RAM，由主板上的电池来供电）之中。通常ESCD
数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时我们都能够看到“Update ESCD… Success”这样的信息，
不过，某些主板的系统BIOS在保存ESCD数据时使用了与Windows 9x不相同的数据格式，于是Windows 9x在它自己的启动过程中会把
ESCD数据修改成自己的格式，但在下一次启动机器时，即使硬件配置没有发生改变，系统BIOS也会把ESCD的数据格式改回来，如此
循环，将会导致在每次启动机器时，系统BIOS都要更新一遍ESCD，这就是为什么有些机器在每次启动时都会显示出相关信息的原因。
　　第十步： ESCD更新完毕后，系统BIOS的启动代码将进行它的最后一项工作，即根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱
启动。以从C盘启动为例，系统BIOS将读取并执行硬盘上的主引导记录，主引导记录接着从分区表中找到第一个活动分区，然后读
取并执行这个活动分区的分区引导记录，而分区引导记录将负责读取并执行IO.SYS，这是DOS和Windows 9x最基本的系统文件。
Windows 9x的IO.SYS首先要初始化一些重要的系统数据，然后就显示出我们熟悉的蓝天白云，在这幅画面之下，Windows将继续进
行DOS部分和GUI（图形用户界面）部分的引导和初始化工作。
　　如果系统之中安装有引导多种操作系统的工具软件，通常主引导记录将被替换成该软件的引导代码，这些代码将允许用户选择
一种操作系统，然后读取并执行该操作系统的基本引导代码（DOS和Windows的基本引导代码就是分区引导记录）。　　
　　上面介绍的便是计算机在打开电源开关（或按Reset键）进行冷启动时所要完成的各种初始化工作，如果我们在DOS下按
Ctrl＋Alt＋Del组合键（或从Windows中选择重新启动计算机）来进行热启动，那么POST过程将被跳过去，直接从第三步开始，另
外第五步的检测CPU和内存测试也不会再进行。我们可以看到，无论是冷启动还是热启动，系统BIOS都一次又一次地重复进行着这
些我们平时并不太注意的事情，然而正是这些单调的硬件检测步骤为我们能够正常使用电脑提供了基础。

第1楼　starsky	发表于 2004-08-04 00:00
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问：电脑是怎么从ROM启动的... 不知道在这里问这个合不合适，问问先就是开机电脑是怎么执行第一条指令的？按我猜想应该是第一条指令在初始ip所指的地址空间（记的motorola单片机就是这样默认是ffff处开始）。但是疑问是：rom编址是不是和ram编在一起的？还有：大侠们能不能提供rom里面程序的相关资料和教程。电脑开机的过程太神气了，近来一直想弄明白谢谢

第2楼　wchong	发表于 2004-08-05 00:00
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我也想知道。

第3楼　starsky	发表于 2004-08-05 00:00
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【转载】全面认识计算机启动过程---居然还是基础，晕～～全面认识计算机启动过程【载自ChinaUnix】　　首先让我们来了解一些基本概念。第一个是大家非常熟悉的BIOS（基本输入输出系统），BIOS是直接与硬件打交道的底层代码，它为操作系统提供了控制硬件设备的基本功能。BIOS包括有系统BIOS（即常说的主板BIOS）、显卡BIOS和其它设备（例如IDE控制器、SCSI卡或网卡等）的BIOS，其中系统BIOS是本文要讨论的主角，因为计算机的启动过程正是在它的控制下进行的。BIOS一般被存放在ROM(只读存储芯片)之中，即使在关机或掉电以后，这些代码也不会消失。　　第二个基本概念是内存的地址，我们的机器中一般安装有32MB、64MB或128MB内存，这些内存的每一个字节都被赋予了一个地址，以便CPU访问内存。32MB的地址范围用十六进制数表示就是0～1FFFFFFH，其中0～FFFFFH的低端1MB内存非常特殊，因为最初的8086处理器能够访问的内存最大只有1MB，这1MB的低端640KB被称为基本内存，而A0000H～BFFFFH要保留给显示卡的显存使用，C0000H～FFFFFH则被保留给BIOS使用，其中系统BIOS一般占用了最后的64KB或更多一点的空间，显卡BIOS一般在 C0000H～C7FFFH处，IDE控制器的BIOS在C8000H～CBFFFH处。　　第一步：当我们按下电源开关时，电源就开始向主板和其它设备供电，此时电压还不太稳定，主板上的控制芯片组会向CPU 发出并保持一个RESET（重置）信号，让CPU内部自动恢复到初始状态，但CPU在此刻不会马上执行指令。当芯片组检测到电源已经开始稳定供电了（当然从不稳定到稳定的过程只是一瞬间的事情），它便撤去RESET信号（如果是手工按下计算机面板上的 Reset按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组就会撤去RESET信号），CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令，从前面的介绍可知，这个地址实际上在系统BIOS的地址范围内，无论是Award BIOS还是AMI BIOS，放在这里的只是一条跳转指令，跳到系统 BIOS中真正的启动代码处。　　第二步：系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power－On Self Test，加电后自检），POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作，例如内存和显卡等设备。由于POST是最早进行的检测过程，此时显卡还没有初始化，如果系统BIOS在进行POST的过程中发现了一些致命错误，例如没有找到内存或者内存有问题（此时只会检查640K常规内存），那么系统BIOS就会直接控制喇叭发声来报告错误，声音的长短和次数代表了错误的类型。在正常情况下，POST过程进行得非常快，我们几乎无法感觉到它的存在，POST结束之后就会调用其它代码来进行更完整的硬件检测。　　第三步：接下来系统BIOS将查找显卡的BIOS，前面说过，存放显卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常设在C0000H处，系统BIOS 在这个地方找到显卡BIOS之后就调用它的初始化代码，由显卡BIOS来初始化显卡，此时多数显卡都会在屏幕上显示出一些初始化信息，介绍生产厂商、图形芯片类型等内容，不过这个画面几乎是一闪而过。系统BIOS接着会查找其它设备的BIOS程序，找到之后同样要调用这些BIOS内部的初始化代码来初始化相关的设备。　　第四步：查找完所有其它设备的BIOS之后，系统BIOS将显示出它自己的启动画面，其中包括有系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。　　第五步：接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率，然后开始测试所有的RAM，并同时在屏幕上显示内存测试的进度，我们可以在CMOS设置中自行决定使用简单耗时少或者详细耗时多的测试方式。第六步：内存测试通过之后，系统BIOS将开始检测系统中安装的一些标准硬件设备，包括硬盘、CD－ROM、串口、并口、软驱等设备，另外绝大多数较新版本的系统BIOS在这一过程中还要自动检测和设置内存的定时参数、硬盘参数和访问模式等。　　第七步：标准设备检测完毕后，系统BIOS内部的支持即插即用的代码将开始检测和配置系统中安装的即插即用设备，每找到一个设备之后，系统BIOS都会在屏幕上显示出设备的名称和型号等信息，同时为该设备分配中断、DMA通道和I/O端口等资源。　　第八步：到这一步为止，所有硬件都已经检测配置完毕了，多数系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示出一个表格，其中概略地列出了系统中安装的各种标准硬件设备，以及它们使用的资源和一些相关工作参数。　　第九步：接下来系统BIOS将更新ESCD（Extended System Configuration Data，扩展系统配置数据）。ESCD是系统BIOS用来与操作系统交换硬件配置信息的一种手段，这些数据被存放在CMOS（一小块特殊的RAM，由主板上的电池来供电）之中。通常ESCD 数据只在系统硬件配置发生改变后才会更新，所以不是每次启动机器时我们都能够看到“Update ESCD… Success”这样的信息，不过，某些主板的系统BIOS在保存ESCD数据时使用了与Windows 9x不相同的数据格式，于是Windows 9x在它自己的启动过程中会把 ESCD数据修改成自己的格式，但在下一次启动机器时，即使硬件配置没有发生改变，系统BIOS也会把ESCD的数据格式改回来，如此循环，将会导致在每次启动机器时，系统BIOS都要更新一遍ESCD，这就是为什么有些机器在每次启动时都会显示出相关信息的原因。　　第十步： ESCD更新完毕后，系统BIOS的启动代码将进行它的最后一项工作，即根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动。以从C盘启动为例，系统BIOS将读取并执行硬盘上的主引导记录，主引导记录接着从分区表中找到第一个活动分区，然后读取并执行这个活动分区的分区引导记录，而分区引导记录将负责读取并执行IO.SYS，这是DOS和Windows 9x最基本的系统文件。 Windows 9x的IO.SYS首先要初始化一些重要的系统数据，然后就显示出我们熟悉的蓝天白云，在这幅画面之下，Windows将继续进行DOS部分和GUI（图形用户界面）部分的引导和初始化工作。　　如果系统之中安装有引导多种操作系统的工具软件，通常主引导记录将被替换成该软件的引导代码，这些代码将允许用户选择一种操作系统，然后读取并执行该操作系统的基本引导代码（DOS和Windows的基本引导代码就是分区引导记录）。　　　　上面介绍的便是计算机在打开电源开关（或按Reset键）进行冷启动时所要完成的各种初始化工作，如果我们在DOS下按 Ctrl＋Alt＋Del组合键（或从Windows中选择重新启动计算机）来进行热启动，那么POST过程将被跳过去，直接从第三步开始，另外第五步的检测CPU和内存测试也不会再进行。我们可以看到，无论是冷启动还是热启动，系统BIOS都一次又一次地重复进行着这些我们平时并不太注意的事情，然而正是这些单调的硬件检测步骤为我们能够正常使用电脑提供了基础。

第4楼　wchong	发表于 2004-08-06 00:00
银牌会员　发帖 510　积分 1,186
好！

第5楼　Climbing	发表于 2004-08-06 00:00
铂金会员　发帖 2,753　积分 6,962　来自河北保定
介绍的很详细也很准确，不查资料，单凭记忆很难描述的这么清晰明了。

第6楼　starsky	发表于 2004-08-06 00:00
初级用户　发帖 22　积分 191
我是从一个网站上帖过来的，肯定不是本人写的啦，忘了声明了～～

第7楼　wchong	发表于 2004-08-06 00:00
银牌会员　发帖 510　积分 1,186
你有版权吗？

第8楼　Climbing	发表于 2004-08-06 00:00
铂金会员　发帖 2,753　积分 6,962　来自河北保定
是啊，转贴文章时最好给出原链接，这是对人家版权的尊重。

第9楼　starsky	发表于 2004-08-06 00:00
初级用户　发帖 22　积分 191
我习惯于把看到的好的资料保存下来，不习惯到处张贴，也就不在意原帖出处。这次只想贴出来给想看的人看一下，如果觉得不妥，我删掉好了

第10楼　Climbing	发表于 2004-08-06 00:00
铂金会员　发帖 2,753　积分 6,962　来自河北保定
呵呵，删掉就有点儿因噎废食了，还是再贴回来吧。只不过再贴回来时注明是转贴文章即可。

第11楼　死性不改	发表于 2004-08-06 00:00
中级用户　发帖 88　积分 378
我的电脑里就没有一个软件是正版的，我的钱包不允许我“尊重”作者啊！

第12楼　starsky	发表于 2004-08-07 00:00
初级用户　发帖 22　积分 191
好吧再贴出来，听大家的。好像是从chinaunix载来的

第13楼　willsort	发表于 2004-10-02 00:00
元老会员　发帖 1,512　积分 4,432
Re All: CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令关于此句我有些疑问，地址的概念似乎是针对RAM（内存）来说的，而BIOS代码指令在ROM（无论是否可擦写）中。而这个地址FFFF：0，据我所知，是ROM“映射”到RAM中的起始地址，而这个“映射”的过程肯定是在POST过程之后的，因为必须首先检测RAM的有效，才可能映射。也就是说，在POST之前地址FFFF：0应该是不存在的，那么CPU又怎么从此处开始执行呢？。关于显卡的BIOS也存在类似的问题，而且C0000也似乎并非“显卡BIOS”，我只知道早期的PC机中曾把它用作彩色显示器的屏幕缓冲区（64048016），而现在的显卡已不再如此使用。

第14楼　aria	发表于 2004-10-02 00:00
高级用户　发帖 243　积分 924
嗯我觉得那是硬件连线决定的一开始并不存在映射,ffff:0实际上就是rom的区域

第15楼　cdl	发表于 2004-10-03 00:00
中级用户　发帖 107　积分 340
bios在4G空间的最高地址处，在实模式下无法直接读出bios，上电复位的第一条指令准确的说是放在FFFFFFF0H处，硬件实现译码，第一条指令是跳转指令，跳到真正入口处。bios的一部分代码是在rom中执行的，在没有测试ram之前，不可使用ram，可使用所有寄存器。VGA的显示缓存是a000:0000到b000:ffff，视频扩展bios是在c0000H到c7fffH。