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操作系统引导是计算机启动过程中最关键的环节。当我们按下电源键时，计算机就像一个刚刚苏醒的人，需要逐步恢复各种功能。首先硬件开始工作，然后固件程序启动，接着加载引导程序，最后操作系统内核完全运行。这个过程虽然只需要几十秒，但包含了复杂的硬件检测、程序加载和系统初始化步骤。
操作系统引导过程包含四个主要阶段。第一阶段是硬件自检，也叫POST测试，检查CPU、内存、硬盘等硬件是否正常工作。第二阶段加载BIOS或UEFI固件程序，这些程序负责初始化硬件设备。第三阶段执行引导加载程序，它负责找到并加载操作系统。最后第四阶段启动操作系统内核，系统正式开始运行。
引导程序是连接硬件和操作系统的桥梁。它通常位于硬盘的第一个扇区，也就是主引导记录MBR，大小只有512字节。虽然体积很小，但作用巨大。它的主要任务是在系统启动时，找到硬盘上的操作系统内核文件，将其加载到内存中，然后把控制权交给操作系统。就像一个向导，指引计算机找到正确的操作系统。
现代计算机引导技术主要有两种：传统的BIOS和现代的UEFI。传统BIOS采用16位模式运行，只支持最大2TB的硬盘，界面是文本模式，启动速度相对较慢，使用MBR分区表。而现代UEFI则采用32位或64位模式运行，支持超大容量硬盘，提供图形化界面，启动速度更快，并且使用更先进的GPT分区表。UEFI已经成为现代计算机的主流选择。
BIOS或UEFI是固化在主板上的固件程序，是系统启动的第一步。当按下电源键后，BIOS首先执行POST加电自检，检查CPU、内存、硬盘等硬件组件是否正常工作。然后初始化各种硬件设备，检测可用的启动设备，并根据预设的启动顺序确定从哪个设备启动。最后定位并加载主引导记录，为后续的引导加载器做准备。
主引导记录MBR是硬盘启动的关键，位于硬盘的第0扇区，总共512字节。它包含三个重要部分：第一部分是引导代码区，占446字节，存放实际的引导程序代码；第二部分是分区表，占64字节，记录硬盘的分区信息；第三部分是结束标志，占2字节，固定值为0x55AA，用于标识这是一个有效的引导扇区。BIOS会将整个MBR加载到内存地址0x7C00处并开始执行。
引导加载器如GRUB采用多阶段加载机制来启动操作系统。第一阶段Stage1位于MBR的446字节中，它的主要任务是加载Stage1.5。Stage1.5包含文件系统驱动程序，能够理解不同的文件系统格式，并定位Stage2文件的位置。Stage2是完整的引导程序，提供图形化的操作系统选择菜单，负责加载内核映像和初始化内存盘，并向内核传递启动参数，最终将控制权交给操作系统内核。
内核被加载到内存后，开始执行复杂的初始化过程。首先进行内存管理初始化，设置页表和虚拟内存系统。然后启动进程调度器，创建系统的第一个进程。接着加载各种设备驱动程序，初始化硬件设备使其能够正常工作。随后挂载根文件系统，建立文件访问机制。最后启动init进程，这是用户空间的第一个进程，负责启动各种系统服务。至此，操作系统完成引导过程，用户界面出现，系统正式可用。