认识电脑的开机流程与主引导分区（MBR）

　　在前篇随笔中，已经谈到了CMOS与BIOS，CMOS是记录各项硬件参数（包括系统时间、设备的I/O地址、CPU的电压和频率等）且嵌入到主板上面的存储器，BIOS是一个写入到主板上的韧体（韧体是写入到硬件上的一个软件程序）。

　　这个BIOS是在开机的时候计算机系统会主动执行的第一个程序。

　　接下来，BIOS会去分析计算机里面有哪些存储设备，以硬盘为例，BIOS会依据用户的设置去取得能够开机的硬盘，并且到该硬盘里面去读取第一个扇区中的主引导分区（Master Boot Record，MBR）位置。MBR这个仅有446bytes的硬盘容量里面会放置最基本的引导加载程序（Boot loader），此时BIOS就功成圆满，接下来就是MBR内的引导加载程序的工作了。

　　这个引导加载程序的目的是加载内核文件，由于引导加载程序是操作系统在安装的时候所提供的，所以它会识别硬盘内的文件系统格式，因此就能够读取内核文件，接下来就是内核文件的工作了，之后就是我们所知道的操作系统的任务。

　　简单的说，整个开机流程到操作系统之前的动作应该是这样的：

　　1.BIOS：开机主动执行的韧体，会认识第一个开机的设备

　　2.MBR：第一个可开机设备的第一个扇区内的主引导分区块，内含引导加载程序。

　　3.引导加载程序：一只可读取内核文件来执行的软件。

　　4.内核文件：开始操作系统的功能。

　　BIOS与MBR都是硬件本身会支持的功能，至于Boot loader（引导加载程序）则是操作系统安装在MBR上面的一套软件。由于MBR仅有466bytes而已，因此这个引导程序是非常小而完美的。这个boot loader的主要任务有下面几项：

• 提供菜单：用户可以选择不同的开机选项，这也是多重引导的重要功能呢。
• 载入内核文件：直接执行可开机的程序区段来开始操作系统。
• 转交其他loader：将引导加载功能转交给其他loader负责。

　　上述boot loader的三条任务中，前两条很好理解，但第三条很有趣。那表示你的计算机系统里面可能具有两个以上的引导加载程序。值得特别指出的是引导加载程序（loader）除了可以安装在MBR之外，还可以安装在每个分区的引导扇区。分区还有个别的启动扇区？这个特色才能造就”多重引导“的功能。

　　我们举一个例子来说明，假设你的个人计算机只有一块硬盘，里面分成四个分区，其中第一、二分区分别安装了Windows及Linux，你要如何在开机的时候选择用Windows还是Linux开机呢？假设MBR内安装的是可同时识别Windows/Linux操作系统的引导加载程序，那么整个流程如下图：

　　在上图中，我们发现，MBR的引导加载程序提供两个菜单，菜单一（M1）可以直接加载Windows的内核文件来开机；菜单二（M2）则是将引导加载工作交给第二个分区的启动扇区。当用户在开机的时候选择菜单二时，那么整个引导加载工作就会交给第二分区的引导加载程序。当第二个引导加载程序启动后，该引导加载程序（上图中）仅有一个开机菜单，因此就能够使用Linux的内核文件来开机。这就是多重引导的工作情况。我们将上图作个总结。

• 每个分区都拥有自己的启动扇区。
• 图中的系统分区为第一及第二分区。
• 实际可开机的内核文件是放置到各分区内的。
• loader只会认识自己的系统分区内的可开机内核文件，以及其他loader而已。
• loader可直接指向或者是间接将管理权转交给另一个管理程序。
• 每个分区都有自己的启动扇区，loader可以安装在MBR或启动扇区上，loader只会识别自己分区内的可开机内核文件。