1. BIOS启动引导阶段

在通电的瞬间，ROM只读芯片中的开机程序被触发，这个程序开始监测各个硬件的健康状态，监测通过才进行下一步。

这个只读开机程序就叫做"基本输入输出系統"（Basic Input/Output System），简称为BIOS。

健康检查的过程叫做"硬件自检"（Power-On Self-Test），缩写为POST。

上个世纪70年代初，"只读内存"（read-only memory，缩写为ROM）发明，开机程序被刷入ROM芯片，计算机通电后，第一件事就是读取它。这块芯片里的程序就叫做"基本输入输出系統"（Basic Input/Output System），简称为BIOS。
BIOS主要干了些什么呢？

硬件自检

系统上电开机后，BIOS程序首先检查，计算机硬件（如：CPU、内存、显卡、I/O、键盘鼠标等）能否满足运行的基本条件，这叫做"硬件自检"（Power-On Self-Test），缩写为POST。

寻找启动设备

当硬件检测通过后，BIOS把控制权转交给下一阶段的启动程序。

下一阶段的启动程序放在哪个设备上呢？

BIOS已经设置好了启动顺序表，如图

按照这个顺序，扫描是否有这些设备插入（比如硬盘、U盘等），如果有而且这些设备也是启动设备，那就把控制权交出去。

那么我们是怎么知道他是个启动设备？以及操作系统的位置在哪呢？

引导启动的两个阶段

MBR

BIOS按照"启动顺序"，把控制权转交给排在第一位的储存设备。

这时，计算机读取该设备的0柱面0磁道1扇区，也就是读取最前面的512个字节。

如果这512个字节的最后两个字节是0x55和0xAA(主引导记录签名)，表明这个设备就是启动设备。

如果不是，表明设备不能用于启动，控制权于是被转交给"启动顺序"中的下一个设备。

这最前面的512个字节，就叫做"主引导记录"（Master boot record，缩写为MBR）。

MBR里面存储了系统预启动信息、分区表和主引导记录签名。

MBR上有一个指针，存了下一个引导程序的位置，CPU到该指针所指向的地址读取Boot Loader(引导加载程序)。

Boot Loader(引导加载程序)

对应于Linux系统，就是GRUB，它本身可以看作一个小型操作系统，内置了简单的文件系统，可以读取分区。

所以 grub 启动之后首先用到/boot目录，读取/boot/grub/grub.conf显示启动菜单。

所以GRUB系统的具体作用是
A.提供一块硬盘上所有安装的系统的选择菜单；
B.载入操作linux系统内核，移交控制权给内核；
C.将控制权移交给其他系统的boot loader

也就是说在grub启动，在屏幕上呈现出操作系统的选择菜单，如果你并没有选择linux，而是选择了windows那么grub就会把控制权交给ntldr，进而启动windows操作系统。

内核阶段

在启动菜单选择了内核以后，GRUB会负责解压和装载内核镜像，并且将initrd装载到内存中，最后GRUB初始化内核启动代码，完成之后后续的引导权，被移交给内核。

简单介绍下initrd，initrd是一个被压缩过的小型根目录，这个目录中包含了启动阶段中必须的驱动模块，可执行文件和启动脚本。

操作系统的核心是放在文件系统中的，要想正确加载核心就必须提前识别文件系统。核心文件一般会放在/boot/vmlinuz。

在系统启动的控制权移交给kernel后，Kernel会立即初始化系统中各设备并做相关配置工作，其中包括CPU、I/O、存储设备等。

配置过程中进行设备驱动加载的时候，一部分设备的驱动编入Linux Kernel中，Kernel会调用这部分驱动初始化相关设备；另外有一部分设备驱动并没有编入Kernel，而是作为模块形式放在initrd中。

initrd是一种基于内存的文件系统，启动过程中，系统在访问真正的根文件系统时，会先访问initrd文件系统。

将initrd中的内容打开来看，会发现有bin、dev、etc、lib、proc、sys、sysroot、init等文件（包含目录）。

initrd中的内容释放到rootfs（根文件系统）中后，Kernel会执行其中的init文件。

这个时候内核的控制权移交给init文件处理。

驱动加载后，会创建一个根设备，然后将根文件系统以只读的方式挂载。

这步结束后释放未使用内存并执行switch root，转换到真正的根上面去，同时运行/sbin/init程序，开启系统的1号进程，此后系统启动的控制权移交给 init 进程。

当这些完成时，用户空间的第一个程序(init)开始执行，这样就开始顶层系统初始化开始了。

Init初始化阶段

在核心加载完成之后，系统就准备好了，等待程序的执行。整个linux系统中，第一个执行的程序就是“/sbin/init”。

执行系统初始化脚本(/etc/rc.d/rc.sysinit)，对系统进行基本的配置，以读写方式挂载根文件系统及其它文件系统，到此系统基本算运行起来了；通过读取配置文件/etc/inittab确定启动后进入的运行级别，在选定运行级别后进入相应的“/etc/rc.d/rcX.d”目录中运行相应的服务内容，该目录下的内容全部都是以S或K开头的链接文件，这些链接文件都链接到“/etc/rc.d/init.d”目录下的各种shell脚本，通过执行这些shell脚本，完成了系统所有的启动任务，linux会启动终端或X-Window来等待用户登录。

QA

RAM与ROM都是半导体存储介质

RAM是随机存取存储器（random access memory），是计算机内部存储器中的一种，也是其中最重要的，计算机和手机中一般把其叫做（运行）内存，它的速度要比硬盘快得多，所以用运行程序在RAM中，而存放运行时不用的数据则在硬盘中，什么时候需要数据，便把数据从硬盘中拿到内存，但同时RAM断电会丢失数据，所以我们电脑如果断电了就会丢失原来正在运行的数据。所以，手机中的RAM和电脑中的RAM的概念是相同的，RAM即内存越大，能同时在内存中执行的程序就越多，性能一般是越好的。

ROM是只读存储器（Read-Only Memory），也是计算机内部存储器中的一种，而硬盘是外部存储器。早期的ROM因为技术不成熟所以无法擦写，出厂后就只能读数据，所以叫只读存储器，BIOS就是写在ROM中的。后来随着技术的发展，在ROM的基础上出现了新的半导体存储介质EPROM和EEPROM，这两种可擦写，这就不符合ROM的命名，但是由于是在ROM的技术上衍变出来的，所以延用了一部分原来的叫法，此时非易失的半导体存储介质开始得以广泛应用，被大量用于电脑主板的bios和嵌入式存储，而后来在这两种技术的发展上又发展出了NAND FLASH闪存。

硬盘分为两种，一种是机械硬盘（即磁盘HDD）,一种是固态硬盘（SSD），磁盘和ROM没什么关系，但是固态硬盘就不一样了，固态硬盘用到的颗粒也是基于NAND FLASH技术，和u盘以及手机存储有点相似，所以说硬盘和ROM还是有关系的，固态硬盘是ROM技术发展的产物，但不能说ROM就是硬盘。