IO.SYS是启动管理器吗
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发布时间：2022-04-29 12:19
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时间：2022-06-27 14:17
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IO.SYS为WIN9X模式下的重要启动文件，主要控制启动中由机器向操作者之间的重要转换，是WIN9X系统启动的枢纽。IO.SYS位于C:\下，和MSDOS.SYS COMMAND.COM共同构成WIN9X的启动核心，通常情况下为系统、只读、隐藏属性。其中MSDOS.SYS对IO.SYS起配置作用。Win 9X的IO.SYS由原DOS的系统文件IO.SYS、MSDOS.SYS合并而成，提供标准硬件的输入/输出接口和DOS的中断调 用，功能全面增强，它基本上控制着Win 9X的全部启动过程，是Windows的DOS实模式的核心文件。但它需要根据MSDOS.SYS的设置才能实 现正常的启动过程。
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http://ke.baidu.com/view/1251717.htm
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参考资料：
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★解析Windows的启动过程
Windows的启动过程么，主要包括以下几个部分：
1. Master Boot Record (MBR)
2. Boot sector
3. Ntldr （这个可能有人会觉得眼熟，是不是碰到过启动的时候说找不到Ntldr呢？;) ）
4. Ntoskrnl.exe
5. Smss
6. Winlogon
7. Service control manager (SCM)
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1. MBR & Boot Sector
物理硬盘是以扇区（sector）为单位来寻址的。Windows的安装程序会在安装的时候，将一些内容写入你
安装系统的那个硬盘的第一个扇区。这块内容就称为Master Boot Record(MBR).
MBR包括两块内容：
(1). Boot code;
(2). Partition table;
Boot code，也就是启动代码。这段代码是在系统启动的时候，BIOS完成了自检过程，选择了启动设备（也就是你某个硬盘），然后就将该磁盘的MBR读入内存，并且跳转到MBR所在地址，从而执行其Boot code.
Partition table，也就是分区表。该表只有4项（entry），因为MS的OS允许一个磁盘最多被分为4个主分区（primary partition）。这里的分区表里面的内容就是这4个分区的相关信息，包括其起始的sector，相应的标志等等。
对于启动过程而言，MBR的boot code会搜寻这个分区表，在其中查找带有可启动标志（也称为Active）的分区，然后将该分区的第一个sector（也就是Boot sector）读入，并且执行其中的代码。
在安装程序写入Boot sector之前，需要获知其所在分区的文件系统类型（FAT? FAT32? NTFS?），然后写入不同的Boot sector。为什么对于不同的文件系统需要不同的Boot sector呢？原因在于Boot sector的任务，就是要载入OS的系统启动文件，而载入文件的过程，是需要文件系统参与的，所以对应于不同的文件系统，在Boot sector里面就需要不同的文件系统支持代码，以次来完成系统文件的加载。对于Windows启动而言，需要加载的文件为Ntldr。
需要补充的是，boot sector里面对于文件系统的支持代码是“最小化”了的。毕竟boot sector的大小最多也就只有512 bytes，要带有完整的文件系统是不大可能的。而且，我们的需求也很简单，只需要它能够理解该文件系统，并且能够读取其中的文件就可以了，我们并没有写入文件的需求。
Boot sector将Ntldr加载完成之后，就跳转到Ntldr的入口处，接下去的任务，就交给Ntldr了。这时候，系统还是运行在16位的实模式下，Ntldr会开启Paging，并转入32为保护模式。
这个过程中，可能碰到的错误信息是下面这个：
对于NTFS文件系统，"BOOT: Couldn't find NTLDRP"；
对于FAT文件系统，"NTLDR is missing"；
这个错误的意思是Boot sector在分区的根目录下没有找到Ntldr。
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2. NTLDR
NTLDR是一个“中间人”，在Boot Sector转入NTLDR的时候，系统处于实模式下，这时候程序访问的任何地址都是实地址，也就是物理地址（虽然这其中还有80x86最基本的分段功能，学过这个实模式汇编的应该知道），并且，这个地址范围也受限在1M（20位地址）以内。所以，进入NTLDR后最先要做的事情就是转入保护模式，以便于能够完全访问32位地址范围。不过，由于此时没有设置好相应的页表，所以，还不能进行虚实地址转换（也就是还没有分页的功能）。
NTLDR需要初始化一定的页表，然后开启分页。这时候，系统已经进入了Windows的标准状态（保护模式+分页）。前面说到转入保护模式的时候，漏说了一个事情，就是初始化GDT和IDT。这里面，关键的是Windows使用的是Flat Memory Mode，也就是其保护模式下，所有段的基地址都一样。这点和其内存管理的机制息息相关，这边就先提一下。
虽然系统已经进入了保护模式，不过，此时的NTLDR还需要依赖一些BIOS调用，来访问磁盘以及显示系统。如果磁盘是SCSI的，而BIOS调用无法访问此类磁盘，那么NTLDR就加载Ntbootdd.sys来替代boot code中的磁盘访问代码。NTLDR和Boot Sector类似，也包含了NTFS和FAT文件系统的只读代码，区别么，其稍有进步，就是能访问子目录了。
由于从Windows2000开始，都有了“休眠”（Hibernation）这种关机方式。于是，NTLDR需要检查系统上是否存在有效的 Hiberfil.sys文件，如果有，那么表明最近一次关机是以“休眠”的方式关机的。于是，NTLDR就开始走“捷径”：读入 Hiberfil.sys文件，然后直接跳转到内核中“唤醒休眠”的代码，从而启动计算机。
正常启动的情况下，NTLDR读入boot.ini文件。如果该文件表明有多个可启动选项，于是就显示启动菜单，供用户选择。
这里又有一个可能的例外，虽然现在这个可能性已经很小了。这个例外就是有DOS的启动选项（包括Win9x和ME系列）。这个情况下，NTLDR加载 Bootsect.dos文件，转回实模式，并且跳转到该文件中的MBR代码。这时候，就和最开始启动的状态（读入MBR）一样了，从而启动相应的OS。
在用户选择了启动菜单后，NTLDR还要根据该项的参数做一些相应的操作。对于这些参数么，这里就不作说明和解释了。
然后我们继续往下走...
NTLDR加载并执行Ntdetect.com。该程序是一个16位保护模式的程序，通过BIOS调用，获取系统硬件的信息（比如总线类型啊，系统时间啊，磁盘驱动器啊，并口串口啊等等），然后将这些信息集中起来，返回给NTLDR，并且这些信息在启动的后期会保存到注册标的HKLM\HARDWARE \DESCRIPTION下。
貌似上面的这些工作都是在后台做的，除了那个可能出现的启动菜单外，其他工作都是用户看不到的。嗯，接下来，就该给用户一些反馈信息了。
NTLDR先清屏，然后显示“Starting Windows”和进度条。这里，2000和XP/2003有所不同。2000会显示黑白屏的进度条，这时候屏幕上还没有Windows的logo。而 XP/2003会显示带有Windows logo的彩屏进度条（哈哈，啥都流行彩屏啊）。需要注意的是，NTLDR在开始加载任何“启动驱动”（boot driver）之前，进度条一直是空的。
还有大家可能注意到过的，就是在显示“Starting Windows”的时候，下面还会显示“For troubleshooting and advanced startup options for Windows, press F8.”，然后进度条出现并开始滚动（前进）的时候，就没有机会按F8来进入安全模式之类的了。其实想象，这里面还是有原因的。因为在系统开始加载驱动之前，主要做的事情只是加载内核文件和注册表的System hive。这两个事情和安全模式之类的其他启动方式没有关系，无论是安全模式还是标准启动，都需要加载这两部分东西。而安全模式和标准模式的区别，在于其加载的驱动有所不同。所以，一旦Windows开始加载那些boot driver之后，就无法在改变模式了。
在NTLDR从显示“Starting Windows”开始，需要经过以下步骤：
1. 加载正确的内核以及HAL（默认为Ntoskrnl.exe和Hal.dll）。如果NTLDR在加载这两个文件的过程中出错，无法完成加载，那么会显示下面这条出错信息：Windows could not start because the following file was missing or corrupt，并且会告诉你无法加载的文件名。
2. 从\Windows\System32\Config\System读入System hive。
注：hive是指一个包含了注册表中某个子树的文件。
3. 在System hive中找出所有的boot driver（这类driver的start值为0，即SERVICE_BOOT_START）。系统的所有driver都在注册表的HKLM\ SYSTEM\CurrentControlSet\Services下面有对应的子键（subkey）。
4. 加载boot drivers所在分区的文件系统驱动，以便于之后的boot driver的加载。
5. 加载boot drivers。这时候，才会开始更新屏幕上的进度条。对于Windows 2000来说，就是那个黑白进度条。
6. 设置CPU寄存器，并且跳转到Ntoskrnl.exe的入口。
好啦，NTLDR的任务总算完成了，接下去就全部交给Ntoskrnl了。当然，在转交控制权的时候，自然也将对方需要的信息（包括内存布局，硬件信息，System hive等）也都交给Ntoskrnl，这样，NTLDR才完成了它的使命。
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