申論題

BIOS 是個人電腦中負責硬體初始化和引導過程的基本輸入輸出系統。Boot Loader 是啟動過程中的關鍵組件，它將操作系統內核從存儲設備加載到內存中並啟動操作系統。整個啟動過程可以分為 BIOS 階段、Boot Loader 階段和操作系統啟動階段，每個階段各自負責不同的任務，最終實現電腦的正常啟動和運行。

 

BIOS（Basic Input Output System）
定義：

BIOS 是 Basic Input Output System 的縮寫，是嵌入在個人電腦主板上的固件程序。BIOS 提供了最基本的硬體初始化功能和低級別的硬體控制接口，使操作系統能夠與硬體進行通信。
主要功能：

硬體初始化：在電腦開機時，BIOS 負責檢查和初始化硬體組件，如處理器、內存、顯示卡、鍵盤和硬盤等。
電腦自檢（POST）：執行 Power-On Self Test（POST），檢查各硬體是否正常工作。
引導加載程序：從可引導設備（如硬盤、光盤、USB設備等）中加載引導程序（Boot Loader），並將控制權轉交給它。
系統設置：提供 BIOS 設置界面（如 BIOS Setup Utility），用戶可以配置硬體設置和引導順序等。
個人電腦的啟動程式（Boot Loader）之運作方式
Boot Loader 是負責將操作系統內核從存儲設備加載到內存中的程序，並啟動操作系統。以下是 Boot Loader 的詳細運作過程：

1. BIOS 階段
電腦加電：電腦通電後，BIOS 開始工作。
POST（Power-On Self Test）：BIOS 執行 POST，檢查並初始化硬體組件。如果 POST 成功，BIOS 會繼續引導過程；如果失敗，則會發出錯誤提示。
搜索引導設備：根據 BIOS 設置中配置的引導順序，BIOS 會搜索並識別可引導設備，如硬盤、光盤、USB設備等。
2. 加載 Boot Loader
讀取 MBR（Master Boot Record）：BIOS 將控制權移交給引導設備的主引導記錄（MBR）。MBR 是磁盤的第一個扇區（通常為512字節），包含了啟動代碼和分區表。
加載 Boot Loader：MBR 中的啟動代碼會定位並加載 Boot Loader 到內存中。Boot Loader 可能是單級或多級的引導程序。
3. Boot Loader 階段
執行 Boot Loader：Boot Loader 開始執行，並進一步初始化系統。它可能會顯示一個選單，讓用戶選擇要啟動的操作系統（如 GRUB）。
加載操作系統內核：Boot Loader 負責定位操作系統內核文件，將其加載到內存中。
設置內核參數：Boot Loader 將需要的參數傳遞給內核，並準備內核的執行環境。
4. 操作系統啟動
轉交控制權：Boot Loader 將控制權轉交給操作系統內核。
內核初始化：操作系統內核開始執行，初始化各種子系統和硬體驅動程序，最終啟動操作系統的用戶空間進程。
進入操作系統：操作系統完成啟動過程，進入正常的工作狀態，用戶可以開始使用電腦。