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啟動程式
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啟動程式(英語:bootloader)是指在電腦系統中負責初始化周邊裝置、啟動作業系統的程式。在個人電腦上,當BIOS完成開機硬體檢測後,便會由磁碟上的主開機紀錄或是主機板的UEFI韌體讀取作業系統對應的啟動程式,再由啟動程式載入作業系統。Linux所使用的GNU GRUB、以及微軟為Windows開發的Windows開機管理程式,都屬於啟動程式的一種。
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啟動流程
啟動的英文「boot」語源來自「鞋帶」(bootstrap),取成語「拉著自己的鞋帶站起來」(Pull oneself up by one's bootstraps)、自立振作之意。
在普通的個人電腦上,啟動程式通常分為兩部分:第一階段啟動程式位於主開機紀錄(MBR),用以引導位於某個分割區上的第二階段啟動程式,如NTLDR、BOOTMGR等。一些嵌入式系統直接執行儲存在ROM中的可執行程式。
BIOS開機完成後,啟動程式就接手初始化硬體裝置、建立記憶體空間的對映,以便為作業系統核心準備好正確的軟硬體環境。
對於UEFI系統,由EFI應用程式(即EFI系統分割區中的.efi檔案)取代MBR和第二階段啟動程式,UEFI韌體會載入啟動程式的.efi檔案,再由啟動程式載入作業系統。
歷史
早期可程式化商業電腦,如UNIVAC I和IBM 701,會包含執行完整的輸入輸出操作的指令。相同的硬體邏輯可以被用來載入穿孔卡片的內容,或者其他輸入媒體,如磁鼓或者磁帶,這些啟動程式可以通過按鍵啟動。IBM701 電腦擁有一個 "Load" 按鈕,此按鈕可以將打孔卡片的前 36個bit字讀入到主記憶體中。左18-bit 半字被視為指令而執行,通常用來將額外的字讀入到主記憶體中。隨後被載入的啟動程式被執行,反過來無需更多地人為操作從媒介中載入更大的程式到主記憶體中。隨後電腦跳轉到主記憶體位置001,讀取儲存的第一個指令。第一條指令一般是相同的:將前80個主記憶體位置的資訊移到一個匯集區域(打孔卡片2,3,4...)。一旦資訊被移動到這些區域後,機器跳轉到080位元置(讀取一個卡片),然後下一個卡片將被讀取,並處理相關資訊。
同期的其他IBM電腦有著相似的特性。IBM1401系統使用讀卡機從打孔卡片中載入一個程式。打孔卡片中儲存的80個字元被讀入到主記憶體位址001~080.
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個人電腦

現代電腦的UEFI和BIOS都支援從多種裝置中啟動,如:硬碟(MBR或者GPT)、光碟機、USB大容量儲存裝置(USB隨身碟、SD卡等),或者從網卡啟動(使用PXE)。
通常,韌體(UEFI或BIOS)都會允許使用者設定啟動順序(英語:boot order)。如果將啟動順序設為「第一:DVD 驅動器;第二:硬碟機」,韌體會先嘗試從 DVD 驅動器啟動,如果失敗(比如驅動器中沒有 DVD)則會再嘗試從本地的硬碟機啟動。
假設有一台PC,硬碟上裝有 Windows 10,使用者可以設定啟動順序為上述順序,然後插入Linux Live CD,這樣就可以直接試用Linux。更常見的情況是直接使用鍵盤從BIOS或UEFI的引導選單(英語:boot menu)或者BIOS設定(英語:BIOS Setup)中選擇,BIOS設定通常可以通過在POST時按Delete或F2進入。
智慧型手機
現代的智慧型手機具備作業系統,系統在啟動之前需要通過bootloader啟動,手機啟動的時候基頻執行初始化,然後引導系統核心,直到系統啟動。智慧型手機生產廠商通常在出廠時鎖定了手機的bootloader,以防止使用者誤操作損壞了系統檔案造成手機功能異常,部分廠商會給開發者或普通使用者發放bootloader解鎖碼,這通常需要步驟眾多的申請,鎖定bootloader能部分有效阻止惡意程式對手機造成的破壞,部分使用者或開發者會通過解鎖Bootloader以獲得更多的功能和權限,這通常會帶來使用風險。
參見
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