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#1 〔分享〕Windows XP Professional電腦啟動過程概述

Windows XP Professional電腦啟動過程概述

從按下電腦開關啟動電腦，到登入到桌面完成啟動，一共經由了以下幾個階段：
1. 預引導(Pre-Boot)階段；
2. 引導階段；
3. 加載內核階段；
4. 起始化內核階段；
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專業版動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檢驗系統的總記憶體以及其他硬體裝置的現狀。若果電腦系統的BIOS(基礎輸入/輸出系統)是即插即用的，那麼電腦硬體裝置將經由檢驗以及完成群組態。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)被加載並執行。在預引導階段，電腦要加載Windows XP的NTLDR檔案。
b) 引導階段
Windows XP Professional引導階段內含4個小的階段。
首先，電腦要經由起始引導加載器階段（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，其餘記憶體視為延伸記憶體，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或是FAT檔案系統格式化的分區，以便發現以及加載Windows XP Professional，到這裡，起始引導加載器階段就結束了。
接著系統來到了動作系統選取階段，若果電腦安裝了不止一個動作系統（也就是多系統），而且正確設定了boot.ini使系統提供動作系統選取的條件下，電腦顯示器會顯示一個動作系統選單，這是NTLDR讀取boot.ini的結果。（至於動作系統選單，由於暫時條件不夠，沒辦法截圖，但是筆者類比了一個，見圖一。）
在boot.ini中，主要內含以下內容：
[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)表示磁碟控制器，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的群群組成結構，因為其與本主旨關係不大，若果想瞭解，可以到一些專門的網站處查詢關聯訊息。）若果在boot.ini中只有一個動作系統選項，或是把timeout值設為0，則系統不出現動作系統選取選單，直接引導到那個唯一的系統或是預設的系統。在選取啟動Windows XP Professional後，動作系統選取階段結束，硬體檢驗階段開始。
在硬體檢驗階段中，ntdetect.com將收集電腦硬體訊息清單並將清單返回到NTLDR，這樣做的目的是便於以後將這些硬體訊息加入到註冊表HKEY_LOCAL_MACHINE下的hardware中。
硬體檢驗完成後，進入群組態選取階段。若果電腦含有多個硬體群組態檔清單，可以通過按上下按鈕來選取。若果只有一個硬體群組態檔，電腦不顯示此螢幕而直接使用預設的群組態檔加載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) 加載內核階段
在加載內核階段，ntldr加載稱為Windows XP內核的ntokrnl.exe。系統加載了Windows XP內核但是沒有將它起始化。接著ntldr加載硬體抽像層（HAL，hal.dll），然後，系統繼續加載HKEY_LOCAL_MACHINE\system鍵，NTLDR讀取select鍵來決定哪一個Control Set將被加載。控制集中內含裝置的驅動程式以及需要加載的服務。NTLDR加載HKEY_LOCAL_MACHINE\system\service\...下start鍵值為0的最底層裝置驅動。當作為Control Set的對映的Current Control Set被加載時，ntldr傳遞控制給內核，起始化內核階段就開始了。
.
d) 起始化內核階段
在起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：
? 內核使用在硬體檢驗時收集到的資料來建立了HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE鍵。
? 內核通過引用HKEY_LOCAL_MACHINE\system\Current的預設值複製Control Set來建立了Clone Control Set。Clone Control Set群組態是電腦資料的備份，不內含啟動中的改變，也不會被修改。
? 系統完成起始化以及加載裝置驅動程式，內核起始化那些在加載內核階段被加載的底層驅動程式，然後內核掃瞄HKEY_LOCAL_MACHINE\system\CurrentControlSet\service\...下start鍵值為1的裝置驅動程式。這些裝置驅動程式在加載的時候便完成起始化，若果有錯誤發生，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，若果使用LastKnownGood Control Set啟動仍然產生錯誤，系統報告啟動失敗，錯誤訊息將被顯示，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，若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訊息，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訊息而繼續執行
? 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、輸出裝置以及訪問顯示器螢幕的Win32子系統以及Winlogon進度，起始化內核完畢。
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e) 登陸
? Winlogon.exe啟動Local Security Authority，同時Windows XP Professional歡迎螢幕或是登陸對話框顯示，這時候，系統還可能在後台繼續起始化剛才沒有完成的驅動程式。
？提示輸入有效的使用者名或密碼。
？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加載，Service Controller尋找start鍵值為2或更高的服務，服務按照start的值以及DependOnGroup和DepandOnService的值來加載。
.
只有使用者成功登陸到電腦後，Windows XP的啟動才被認為是完成，在成功登陸後，系統複製Clone Control Set到LastKnownGood Control Set，完成這一步驟後，系統才意味著已經成功引導了