终端机无盘启动过程基本分析
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Network Optimization Expert Team
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BIOS启动过程(四/五)
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。
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什么是内存地址
所以我们来了解一下内存的地址。我们的机器 中一般安装有1G(1024M)或2G(2048M)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。比如说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。
的硬件检测。
Network Optimization Expert Team
BIOS启动过程(三)
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。
Network Optimization Expert Team
X86低端内存分配图
Network Optimization Expert Team
BIOS启动过程图
Network Optimization Expert Team
BIOS启动过程(一)
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
8、当CPU的VCCP电压稳定后，它会告知VRM电路，VRM电 路再产生出PWR_SB信号并送给ICH，告知ICH现在CPU可 以正常工作了。
9、ICH接收到PWR_GD信号和时钟信号后，发出PCIRST和 PLTRST，使GMCH和其它各种跨接于PCI总线上的设备复 位。
10、GMCH接收到PCIRST 后，发出CPURST给CPU，最终完 成各种设备的复位过程。
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。
Network Optimization Expert Team
1. 计算机系统架构及硬件启动过程
Network Optimization Expert Team
PC系统架构 介绍(Intel CPU)
Network Optimization Expert Team
硬件启பைடு நூலகம்过程流程图
硬件启动过程。我们可以将一块主板硬件启动 电路的关键启动部件用下图表示出來
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
目前终端机用的是GPXE是一个开源的网络启动程 序。
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PXE启动
Linux内核
引导程序
流程图
Network Optimization Expert Team
PXE的启动过程(一)
PXE协议分为client和server两端，PXE client在 网卡的ROM中，当计算机引导时，BIOS把PXE client调入内存执行，并显示出命令菜单，经用户 选择后，PXE client将放置在远端的操作系统通过 网络下载到本地运行。
Network Optimization Expert Team
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BIOS启动过程(六/七)
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。
终端机无盘启动过程基本 分析
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培训主题 1. 计算机系统架构及硬件启动过程 2. BIOS的介绍及BIOS启动过程 3. PXE介绍及PXE启动过程 4. Linux内核启动过程 5. 终端机软件启动过程
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BIOS启动过程(二)
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
POWER
3
POWER
2
PS_ON
VID Regulator
5 VID
Voltage
CPU
10
CPU_RST
6
7
VCCP
4 POWER_OK
GMCH
9
PCI_RST
ICH
VRM
8 PWR_GD
1
Button
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硬件启动过程(一)
当我们按下电脑的开机按钮时，电脑能检测到有开机动作， 则会开始下面一系列动作。 1、首先，需要220V/110V供给系统电源（Power Supply)，则 会产生出一组5VSB电压并加载到主板上(电源插头的Pin9)， 如图五所示。 2、按下PWR Button，主板产生PS-ON(POWER Supply-ON)信号， 输到电源插头的Pin16。 3、系统电源完全工作后，将输出所有电压，如12V -12V 5V 3.3V。 4、电源稳定后，还会发出PWR_OK信号给主板。 5、主板上的部分电源电路开始工作后，其中的CPU VID(Voltage Identify)电源电路产生电压并输出給CPU，使 CPU VID电路工作。同时，时钟合成器电路通电开始工作，产 生出各种频率不同的时钟信号。
我们的终端机将从网卡进行PXE启动。
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3. PXE介绍及PXE启动过程
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PXE的介绍
PXE(preboot execute environment预启动执 行环境)是由Intel公司开发的最新技术，工作于 Client/Server的网络模式，支持工作站通过网络 从远端服务器下载映像，并由此支持通过网络启动 操作系统，在启动过程中，终端要求服务器分配IP 地址，再用TFTP（trivial file transfer protocol）协议下载一个启动软件包到本机内存中 执行，由这个启动软件包完成终端机基本软件设置， 从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。 PXE可以引导多种操作系统，如windows,linux等。
启动文件名（DHCP服务器067选项，这里的启动 文件名就是pxelinux.0 或者支持pxe的grub4dos的 grldr，当然，也可以是startrom.n12或者使用3com Image Edit创建的pxe启动菜单文件，总之，它应该 是一种由pxe启动规范规定的固定格式的可执行文 件）
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2. BIOS的介绍及BIOS的启动过程
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什么是BIOS
BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语， 全称是ROM－BIOS，意思是只读存储器基本输入输 出系统。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM 芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入 输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和 系统启动自举程序。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 PPT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。形象地说，BIOS应该是连接软件 程序与硬件设备的一座"桥梁"，负责解决硬件的即时 要求。
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.
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硬件启动过程（二）
6、CPU输出与Vcore对应的VID信息给VRM(Voltage Regulator Module)稳压電路。
7、VRM电路开始工作，输出与VID信息相对应的VCCP电压 (电源正电压)并提供给CPU作为它的Vcore工作电压。
1. 客户端发送动态获得IP地址的广播包到网络 上。
2.DHCP服务器在收到该广播包后，发送给客户 端分配IP地址的回应包。
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PXE的启动过程(二)
3. 客户端收到回应包后设置自己的IP地址，然 后从DHCP服务器获得启动服务器的IP 地址 （DHCP服务器066选项，这就是TFTP服务器的IP 地址）
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BIOS启动过程(十)
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、网卡或光驱启动。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 执行引 导程序。
BIOS启动过程(八／九)
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）。
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BIOS启动过程(四/五)
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。
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什么是内存地址
所以我们来了解一下内存的地址。我们的机器 中一般安装有1G(1024M)或2G(2048M)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。比如说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。
的硬件检测。
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BIOS启动过程(三)
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。
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X86低端内存分配图
Network Optimization Expert Team
BIOS启动过程图
Network Optimization Expert Team
BIOS启动过程(一)
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
8、当CPU的VCCP电压稳定后，它会告知VRM电路，VRM电 路再产生出PWR_SB信号并送给ICH，告知ICH现在CPU可 以正常工作了。
9、ICH接收到PWR_GD信号和时钟信号后，发出PCIRST和 PLTRST，使GMCH和其它各种跨接于PCI总线上的设备复 位。
10、GMCH接收到PCIRST 后，发出CPURST给CPU，最终完 成各种设备的复位过程。
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。
Network Optimization Expert Team
1. 计算机系统架构及硬件启动过程
Network Optimization Expert Team
PC系统架构 介绍(Intel CPU)
Network Optimization Expert Team
硬件启பைடு நூலகம்过程流程图
硬件启动过程。我们可以将一块主板硬件启动 电路的关键启动部件用下图表示出來
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
目前终端机用的是GPXE是一个开源的网络启动程 序。
Network Optimization Expert Team
PXE启动
Linux内核
引导程序
流程图
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PXE的启动过程(一)
PXE协议分为client和server两端，PXE client在 网卡的ROM中，当计算机引导时，BIOS把PXE client调入内存执行，并显示出命令菜单，经用户 选择后，PXE client将放置在远端的操作系统通过 网络下载到本地运行。
Network Optimization Expert Team
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BIOS启动过程(六/七)
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。
终端机无盘启动过程基本 分析
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培训主题 1. 计算机系统架构及硬件启动过程 2. BIOS的介绍及BIOS启动过程 3. PXE介绍及PXE启动过程 4. Linux内核启动过程 5. 终端机软件启动过程
Network Optimization Expert Team
Network Optimization Expert Team
BIOS启动过程(二)
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
POWER
3
POWER
2
PS_ON
VID Regulator
5 VID
Voltage
CPU
10
CPU_RST
6
7
VCCP
4 POWER_OK
GMCH
9
PCI_RST
ICH
VRM
8 PWR_GD
1
Button
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硬件启动过程(一)
当我们按下电脑的开机按钮时，电脑能检测到有开机动作， 则会开始下面一系列动作。 1、首先，需要220V/110V供给系统电源（Power Supply)，则 会产生出一组5VSB电压并加载到主板上(电源插头的Pin9)， 如图五所示。 2、按下PWR Button，主板产生PS-ON(POWER Supply-ON)信号， 输到电源插头的Pin16。 3、系统电源完全工作后，将输出所有电压，如12V -12V 5V 3.3V。 4、电源稳定后，还会发出PWR_OK信号给主板。 5、主板上的部分电源电路开始工作后，其中的CPU VID(Voltage Identify)电源电路产生电压并输出給CPU，使 CPU VID电路工作。同时，时钟合成器电路通电开始工作，产 生出各种频率不同的时钟信号。
我们的终端机将从网卡进行PXE启动。
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3. PXE介绍及PXE启动过程
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PXE的介绍
PXE(preboot execute environment预启动执 行环境)是由Intel公司开发的最新技术，工作于 Client/Server的网络模式，支持工作站通过网络 从远端服务器下载映像，并由此支持通过网络启动 操作系统，在启动过程中，终端要求服务器分配IP 地址，再用TFTP（trivial file transfer protocol）协议下载一个启动软件包到本机内存中 执行，由这个启动软件包完成终端机基本软件设置， 从而引导预先安装在服务器中的终端操作系统。 PXE可以引导多种操作系统，如windows,linux等。
启动文件名（DHCP服务器067选项，这里的启动 文件名就是pxelinux.0 或者支持pxe的grub4dos的 grldr，当然，也可以是startrom.n12或者使用3com Image Edit创建的pxe启动菜单文件，总之，它应该 是一种由pxe启动规范规定的固定格式的可执行文 件）
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2. BIOS的介绍及BIOS的启动过程
Network Optimization Expert Team
什么是BIOS
BIOS是英文"Basic Input Output System"的缩略语， 全称是ROM－BIOS，意思是只读存储器基本输入输 出系统。它是一组固化到计算机内主板上一个ROM 芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入 输出的程序、系统设置信息、开机上电自检程序和 系统启动自举程序。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 PPT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。形象地说，BIOS应该是连接软件 程序与硬件设备的一座"桥梁"，负责解决硬件的即时 要求。
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.
Network Optimization Expert Team
Network Optimization Expert Team
硬件启动过程（二）
6、CPU输出与Vcore对应的VID信息给VRM(Voltage Regulator Module)稳压電路。
7、VRM电路开始工作，输出与VID信息相对应的VCCP电压 (电源正电压)并提供给CPU作为它的Vcore工作电压。
1. 客户端发送动态获得IP地址的广播包到网络 上。
2.DHCP服务器在收到该广播包后，发送给客户 端分配IP地址的回应包。
Network Optimization Expert Team
PXE的启动过程(二)
3. 客户端收到回应包后设置自己的IP地址，然 后从DHCP服务器获得启动服务器的IP 地址 （DHCP服务器066选项，这就是TFTP服务器的IP 地址）
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BIOS启动过程(十)
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、网卡或光驱启动。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 执行引 导程序。
BIOS启动过程(八／九)
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）。