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Windows 7 开机原理

简介:

Windows7启动原理 
 bootmgr:启动管理器,BootMgr是Boot Manager的缩写,在微软的Windows Vista,Windows Server 
2008和Windows 7操作系统中,其启动过程与从前的以NT为内核的windows版本略有不同。bootmgr就相当于win 
nt/win2000/WinXP时代的NTLDR。
 电脑加电后,首先是启动BIOS程序,BIOS自检完毕后,找到硬盘上的主引导记录MBR,MBR读取DPT(分区表),从中找出活动的主分区,然后读取 
活动主分区的PBR(分区引导记录,也叫dbr,究竟该叫什么,网络上争论未休,我们姑且叫它pbr吧),PBR再搜寻分区内的启动管理器文件 
BOOTMGR,在BOOTMGR被找到后,控制权就交给了BOOTMGR。BOOTMGR读取\boot\bcd文件(BCD=Boot Configuration 
Data ,也就是“启动配置数据”,简单地说,windwows7下的bcd文件就相当于xp下的boot.ini文件),如果存在着多个操作系统并且选择操作系 
统的等待时间不为0的话,这时就会在显示器上显示操作系统的选择界面。在我们选择启动WINDOWS7后,BOOTMGR就会去启动盘寻找 
WINDOWS\system32\winload.exe,然后通过winload.exe加载windows7内核,从而启动整个windows7系 
统。可以把这个过程简单地概括为:BIOS-->MBR-->DPT-->pbr--> Bootmgr-->bcd-->Winload.exe-->内核加载 
-->整个windows7系统
可以说,bootmgr就相当于win nt/win2000/WinXP时代的NTLDR。NTLDR是win 
nt/win2000/WinXP中的引导文件,是一个隐藏的,只读的系统文件,位置在系统盘的根目录,它的主要职责是解析Boot.ini文件,用来装载操作系统。一个值得注意的变化是,Windows 
7启动管理器是按空格键而不是按F8功能键调用。 F8键依然具有调取高级启动选项菜单的功能。 
为了保持一个可扩展固件接口系统,也为了使版本最高的启动管理器负责管理所有的操作系统,使启动管理器具备向下兼容性、而不是向上兼容,Windows启动管理器对已安装的所有操作系统统一列为一个可供选择的菜单,在配置 
Windows Vista/Server 2008 与 Windows 2000/XP/Server 2003 的多系统共存时,BOOTMGR 
将全面负责计算机的启动管理工作,NTLDR 将沦为 BOOTMGR 的替补。举个例子,假设我们配置了 Windows Vista、Windows 
XP、Windows Server 2008、Windows Server 2003 四个操作系统的共存,BOOTMGR 启动菜单并不会把 Windows XP 
与 Windows Server 2003 分别列在启动菜单里,而是将它们统一显示为“早期版本的 Windows”。
启动配置数据(BCD)是一种用于启动时的配置数据固件独立数据库。它取代了NTLDR中的boot.ini,是由微软的新Windows启动管理器使用。启动配置数据 
(BCD) 存储包含启动配置参数,并在 Microsoft(R) Windows Vista® 和 Microsoft(R) Windows Server® 
2008 操作系统中控制操作系统的启动方式。这些参数以前位于 Boot.ini 文件中(在基于 BIOS 的操作系统中)或稳定 RAM (NVRAM) 
项中(在基于可扩展固件接口的操作系统中)。通过在 BCD 存储中添加、删除、编辑和附加项,可以使用 Bcdedit.exe 
命令行工具来影响在预操作系统环境中运行的 Windows(R) 代码。Bcdedit.exe 位于 Windows Vista 分区的 
\Windows\System32 目录中。创建 BCD 旨在为描述启动配置数据提供一种改进的机制。随着新固件模型 [例如,可扩展固件接口 (EFI)] 
的发展,用户需要一个可扩展且可互操作的接口以提取底层固件。这一全新的设计为 Windows Vista 
中的多种新功能(例如,启动修复工具和多用户安装快捷方式)提供了支持。
微软的新一代操作系统Windows 7,然而,这个 7 并不是代表 Windows 7 的核心版本已经从 Windows Vista 的 NT 6 升级至 
NT 7,而只是代表 Windows 7 是微软正式发行的桌面 Windows 第七代产品而已。Windows 7 真正的核心版本号仅仅是 NT 
6.1,Windows 7 与 Windows Vista 的关系好比是 Windows XP(NT 5.1)与 Windows 2000(NT 
5.0)。时隔多年,Windows 又一次与我们玩起了文字游戏,以至于有人将 Windows 7 戏称为“NT 6.1 = Windows 非常 6+1 = 
Windows 7”。 为了更为直观地理解 Windows 7 = NT 6+1,不妨从 Windows 启动管理器的层面看待这个问题。与容易混淆的 
Windows 正式产品名称相比,启动管理器一直是严格按照 Windows 
系统的核心版本加以区分的。这是由于在配置多重操作系统共存时,必须由版本最高的启动管理器负责管理所有的操作系统,启动管理器只具备向下兼容性、不具备向上兼容性。因此,启动管理器的版本必须严格按照高低先后的顺序正确排列,而不能像 
Windows 的正式名称一样胡乱设置,否则便有可能无法正确配置多重操作系统共存。
例如,Windows 2000/XP/Server 2003 之所以都叫做 NT 5.X,是因为它们的启动管理器全部都是 NTLDR 与 
BOOT.INI。在配置 Windows 2000/XP/Server 2003 彼此之间的多系统共存时,每一个操作系统都是由 NTLDR 与 BOOT.INI 
统一管理的,大家是平起平坐的关系。而做为 NT 6.X 的 Windows Vista/Server 2008 则采用了 BOOTMGR 与 BCD 
的新式启动管理器,在配置 Windows Vista/Server 2008 与 Windows 2000/XP/Server 2003 
的多系统共存时,BOOTMGR 将全面负责计算机的启动管理工作,NTLDR 将沦为 BOOTMGR 的替补。举个例子,假设我们配置了 Windows 
Vista、Windows XP、Windows Server 2008、Windows Server 2003 四个操作系统的共存,BOOTMGR 
启动菜单并不会把 Windows XP 与 Windows Server 2003 分别列在启动菜单里,而是将它们统一显示为“早期版本的 
Windows”。只有做为 NT 6.X 的 Windows Vista 与 Windows Server 2008 才有资格在 BOOTMGR 
启动菜单中以独立选项的姿态出现。我们只有选择了“早期版本的 Windows”选项,由 BOOTMGR 将启动控制权移交给 NTLDR 并自动切换为 NTLDR 
菜单,这时才可以继续选择需要启动 Windows XP 还是 Windows Server 2003。换言之,NTLDR 启动菜单就像是 BOOTMGR 
启动菜单的子菜单一样。
现在我们再来看一下 Windows 7,当我们在安装有 Windows Vista/Server 2008 的计算机中安装了 Windows 7 
后,Windows 7 会将自己添加在 BCD 里,与原有的 Windows Vista/Server 2008 实现共存,BOOTMGR 启动菜单将显示 
Windows 7、Windows Vista/Server 2008 及早期版本的 Windows(如果有的话)三个选项。换言之,Windows 7 
采用的启动管理器依然是 BOOTMGR 与 BCD,它与 Windows Vista/Server 2008 是一个平起平坐的关系。
假如 Windows 7 的核心版本叫做 NT 7 的话,那么它应该拿出一个版本比 BOOTMGR 与 BCD 
更高的新启动管理器才对,由这个新的启动管理器接管 BOOTMGR 与 BCD 的工作。当然,目前在现实中是不存在这样一个启动管理器的,我们不妨将其假设为 
Loader v7。那么,当我们安装了 Windows NT 7 系统后,Loader v7 将自动取代 BOOTMGR 与 BCD 
负责计算机的启动管理,到时候只有符合 NT 7.X 版本的 Windows 系统才有资格以独立选项的姿态出现在 Loader v7 菜单中,Windows 
Vista/Server 2008 将被统一显示为“早期版本的 Windows”、Windows XP/Server 2003 则将被显示为“更早期版本的 
Windows”(当然,如果几年以后真的有 Loader v7,到时它究竟还能否向下兼容 Windows XP/Server 2003 恐怕很难说了)。
现在,Windows 7 虽然正式名称叫做 7,但是它却并没有拿出这样一款更高级的 Loader v7 启动管理器,依然只能依靠 BOOTMGR 与 
BCD、同 Windows Vista/Server 2008 平起平坐,因此 Windows 7 的核心版本号还没有资格提升到 NT 7 的高度,最多只能叫做 
NT 6.1 了。虽然现在 Windows 7 仅仅放出了一个预览版,在正式发行前会有什么变化还不好说,但从目前核心版本号已经确定为 NT 6.1 
的情况来看,笔者认为 Windows 7 的启动管理器不会有什么大变了。可以预见在今后的三五年内,我们的计算机都将长期使用 BOOTMGR 与 BCD。就像 
Windows 2000/XP/Server 2003 可以并列在一起成为 NT 5.X 系列一样、Windows Vista/Server 
2008(包括将来的 R2)/Windows 7 也可以并列在一起组成一个相对完整的 NT 6.X 家族了。
其实,在 Windows 7 核心版本号确定之前,笔者个人还是非常希望 Windows 7 能够设计新的启动管理器取代 BOOTMGR 与 BCD,真正成为 
NT 7 的。现有的 BOOTMGR 与 BCD 虽然已经很好用,但有一个最大的缺陷就是它始终还是基于纯字符界面的、不是一个支持鼠标操作的 GUI 界面,叫做 
Windows 
未免有些名不副实。其它操作系统可是早就实现图形方式的启动管理器了,这不得不说是一个遗憾。试想如果开机自检后可以出现一个图形化的启动界面,通过鼠标点击按钮选择操作系统以及安全模式等选项该有多好,期待 
NT 7 将来可以实现。目前只有使用 ERD Commander 等第三方启动管理器软件才可以实现这个目的了。

 


本文转自成杭 51CTO博客,原文链接:http://blog.51cto.com/hangtc/1357893,如需转载请自行联系原作者


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