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操作系统引导过程是计算机启动的核心流程。当我们按下电源键后，计算机会经历四个主要阶段。首先是硬件自检阶段，BIOS或UEFI会检测和初始化硬件组件。接下来是引导加载器阶段，如GRUB会定位并加载操作系统内核。然后进入内核初始化阶段，建立内存管理和设备驱动。最后是系统服务启动阶段，启动各种系统服务直到用户界面出现。整个过程通常需要一到两分钟时间。
BIOS和UEFI是计算机启动的第一阶段。当按下电源键后，BIOS或UEFI固件首先被激活，开始执行加电自检过程。它会依次检测CPU、内存、硬盘等关键硬件组件，确保系统硬件正常工作。传统BIOS运行在16位模式下，而现代UEFI支持32位和64位模式，启动速度更快，并且支持GPT分区表。检测完成后，BIOS会查找可引导设备，读取主引导记录或EFI系统分区，为下一阶段的引导加载器做准备。
引导加载器是连接BIOS和操作系统内核的关键桥梁。当BIOS完成硬件检测后，会读取硬盘的主引导记录MBR，其中包含引导加载器的第一阶段代码。由于MBR空间有限，第一阶段代码会加载更完整的第二阶段引导加载器，通常位于Boot分区中。GRUB等引导加载器会读取配置文件，定位内核文件vmlinuz和初始RAM磁盘initrd，然后将它们加载到内存中。对于多系统环境，引导加载器还会显示启动菜单，让用户选择要启动的操作系统。
欢迎来到操作系统引导过程的学习。当我们按下电源键启动计算机时，背后发生了一系列复杂而精确的过程。从硬件自检到操作系统完全加载，每一步都至关重要。让我们一起探索这个神奇的启动之旅。
当按下电源键后，计算机首先启动BIOS或UEFI固件。这些固件存储在主板上的特殊芯片中，负责执行加电自检过程。POST过程会检测CPU是否正常工作，内存是否可用，以及各种硬件设备是否连接正确。检测完成后，BIOS会按照预设的启动顺序寻找可引导的设备，通常是硬盘、光盘或USB设备。
BIOS找到引导设备后，会读取该设备的主引导记录，通常位于硬盘的第一个扇区。MBR包含了引导加载器的代码和分区表信息。引导加载器开始工作后，会加载更完整的引导程序，通常存储在一个专门的引导分区中。现代的引导加载器如GRUB具有强大的功能，可以显示启动菜单，支持多操作系统启动，并能加载不同的内核版本。
内核加载与初始化是操作系统启动的核心阶段。引导加载器将压缩的内核映像加载到内存后，内核开始自解压过程。首先建立虚拟内存系统，包括物理内存检测和页表建立。接着初始化中断处理程序，启动进程调度器，为后续的多任务处理做准备。然后加载核心设备驱动程序，包括存储设备和文件系统驱动。最后挂载根文件系统，建立完整的目录结构。整个过程中，内核会在内存中建立内核空间和用户空间的分离，确保系统的稳定性和安全性。
内核初始化完成后，系统开始启动各种服务。首先启动的是init进程，它的进程ID是1，是所有其他进程的祖先。现代Linux系统通常使用systemd作为init系统，它负责管理所有系统服务的启动、停止和依赖关系。系统会依次启动网络服务、显示管理器、音频服务等各种守护进程。最后，用户界面准备就绪，登录界面出现，整个操作系统引导过程宣告完成。从按下电源键到看到登录界面，这个复杂而精密的过程通常只需要几十秒到几分钟的时间。