波仔
⚙️ 第七章 程序在怎样的环境下运行
📄 一句话概括

开机要走四棒接力：BIOS 自检 → 找启动设备 → 引导装入程序读入内核 → 操作系统接管；这么绕是因为 BIOS 那块地方装不下系统。

📝 本节和前面几节的关系

前六节都在讲【程序跑起来之后】的事，这一节回到最开始：按下电源键那几秒，机器在干什么。

一、四棒接力

第一棒：BIOS 自检——确认 CPU、内存、显卡都还在，有问题就报警。 第二棒：BIOS 找启动设备——按设定顺序（磁盘、U 盘、网络）看看哪个能启动。 第三棒：引导装入程序——把操作系统最核心的部分读进内存。 第四棒：操作系统——接管控制权，初始化设备、启动服务，最后桌面出现。

二、两段小程序住在哪儿

BIOS 住在主板上的一小块只读存储里——所以不装系统它也照样在。 引导装入程序住在磁盘的特定位置（引导扇区）——所以它要等装系统时才会被写上。 这个区别很有用：系统坏了 BIOS 还在，所以你能进 BIOS 设置、能从 U 盘启动。 而引导扇区被写坏，就轮到【引导失败】那类报错了。

三、为什么要这么绕

最自然的疑问是：为什么不直接让 BIOS 启动操作系统？ 答案很简单也很实在：BIOS 那块地方太小，装不下操作系统。 所以它只干一件最简单的事：把控制权交给一个能读磁盘的小程序，剩下的事一层层往下传。 这种【一次只解决一个问题、把剩下的交给下一棒】的做法，在计算机里到处都是。

四、这一章到这里就收口了

回头看第七章这条线，其实是一层一层的【垫中间】： 驱动垫在程序和硬件之间，抹平硬件的型号差异（7.2）。 高级语言的运行时垫在程序和系统 API 之间，抹平系统差异（7.3）。 虚拟机垫在代码和 CPU 之间，抹平指令集差异（7.5）。 云更是把整台机器都变成了可替换的一层（7.6）。 而 BIOS 与引导装入程序是最早、最朴素的那一次分层——先站稳脚跟，再把活儿交出去。

五、动手 Demo：BIOS与引导装入程序

按下电源键之后，电脑并不是直接进系统的。 它要走一段固定的接力赛——一共有四棒。

steps = (("BIOS", "通电自检"),
         ("BIOS", "找启动设备"),
         ("引导装入程序", "读入内核"),
         ("操作系统", "接管控制权"))
for i, who_what in enumerate(steps, 1):
    print("第 %d 步  %s  %s" % (i, who_what[0], who_what[1]))

实跑输出：

--------------------------------------------------------------------
BIOS与引导装入程序
--------------------------------------------------------------------

按下电源键之后，电脑并不是直接进系统的。
**它要走一段固定的接力赛——一共有四棒。**

  棒次       谁在跑           做什么
  -----------------------------------------------------------------------
  第一棒     BIOS             通电自检：确认 CPU、内存、显卡都还在
  第二棒     BIOS             按设定顺序去找启动设备（磁盘、U 盘、网络）
  第三棒     引导装入程序     把操作系统最核心的部分读进内存
  第四棒     操作系统         接管控制权，初始化设备、启动服务

  **BIOS 住在主板上的一小块只读存储里**——所以它**不装系统也在。**
  **引导装入程序住在磁盘的特定位置**——所以它**装系统时才会被写上。**

  模拟跑一遍这四棒：

    第 1 步  BIOS            通电自检   —— CPU、内存、显卡都回应了
    第 2 步  BIOS            找启动设备 —— 在磁盘上找到了引导扇区
    第 3 步  引导装入程序    读入内核   —— 把系统核心搬进内存
    第 4 步  操作系统        接管控制权 —— 初始化设备、启动服务
    第 5 步  操作系统        启动完成   —— 桌面出现了

  为什么这么绕、不直接让 BIOS 启动系统？
  **因为 BIOS 那块地方太小，装不下操作系统。**
  所以它只干一件最简单的事：**把控制权交给一个能读磁盘的小程序（引导装入程序）。**
  剩下的事一层层往下传——**这套【一次只解决一个问题】的分层，就是整本书的底色。**

BIOS 住在主板上，所以不装系统也在；引导装入程序住在磁盘上，所以装系统时才写。 绕的原因只有一个：BIOS 那块地方太小，装不下操作系统。

30 秒实验

  1. 开机时按一下进入设置的键（不同品牌不一样），找找启动顺序在哪儿。
  2. 想一想：如果引导扇区坏了，为什么还能用 U 盘启动来修。

常见误区

  1. 以为 BIOS 是操作系统的一部分。它住在主板上，与系统无关。
  2. 以为开机是一步完成的。它是自检、找设备、读内核、接管四棒接力。
自测三问（点开对答案） 1. 开机的四棒分别是谁在做什么？ —— BIOS 自检 → BIOS 找启动设备 → 引导装入程序读入内核 → 操作系统接管。 2. BIOS 和引导装入程序分别住在哪儿？ —— BIOS 在主板上的只读存储里；引导装入程序在磁盘的特定位置（引导扇区）。 3. 为什么不让 BIOS 直接启动系统？ —— BIOS 所在的存储太小，装不下操作系统，只能把控制权交给能读磁盘的小程序。

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