從電腦按下電源按鈕的那一刻，BIOS就開始工作了，那么legacyBIOS和UEFIBIOS引導開機的過程到底是怎樣的呢？下面來具體分析一下。
legacyBIOS開機引導過程：
1.主板加電，BIOS初始化CPU，然后繼續執行BIOS芯片中的程序代碼，進行其它硬件自檢，完成硬件初始化。
2.讀取硬盤第一個扇區中的MBR（Main Boot Record）主引導記錄，這里存放了 IPL（Initial Program Loader初始化程序加載器）和DPT（Disk Partiton Table分區表），IPL讀取活動分區（也就是引導文件所在的分區）的第一個扇區中的PBR（PartitionBootRecord）分區引導記錄，根據PBR中的信息找到活動分區中的引導文件bootmgr.exe（bootmanger啟動管理器）并執行。
3. bootmgr.exe啟動管理器讀取同目錄下boot文件夾里的BCD（BootConfigurationData）啟動配置數據，BCD中存儲了操作系統內核加載程序的路徑地址（C:\Windows\system32\winload.exe），bootmgr.exe執行winload.exe從而引導操作系統啟動運行，如果硬盤中裝有多個操作系統，BCD中則分別存儲他們的內核加載程序的路徑地址，并且bootmgr.exe會提供選擇菜單，讓用戶選擇加載不同的操作系統。
UEFIBIOS開機引導過程：
1.主板加電，BIOS芯片中的UEFI程序初始化CPU和內存，加載驅動程序完成硬件初始化。
2.UEFI系統由于支持文件系統，所以程序直接讀取硬盤的ESP分區（EFISystemPartition）執行啟動管理器，啟動項如果選擇直接從硬盤啟動，則使用UEFI默認啟動管理器\efi\boot\bootx64.efi，啟動項如果選擇windows安裝程序寫入NVRAM中保存的WindowsBootManager（可以使用微軟出品的bcdboot.exe刪除和建立該啟動項），則該啟用項使用windows專用啟動管理器，路徑為\efi\Microsoft\boot\bootmgfw.efi。
3. bootmgfw.efi啟動管理器讀取BCD啟動配置文件，路徑為efi\Microsoft\BCD，根據BCD中的路徑執行操作系統內核加載程序winload.efi，路徑為C:\Windows\system32\winload.efi，從而引導操作系統啟動運行。
個程序是如何開始運行的呢？這個問題，一千個人有一千種回答。電腦用戶說：“雙擊程序圖標就行了啊。”；初級程序員信心滿滿的回答：“是從main函數開始執行的。”；高級程序員也許會和你聊到c運行時庫，那里才是程序編譯運行的第一條指令；而熟悉操作系統的專家卻并不知道如何說起，程序加載器、重定位、堆和棧的建立、進程和線程的創建等等細節閃過腦海，哪里才是真正的源頭呢？
同樣問道計算機是如何啟動的，也許答案就是按下電源鍵而已。但在那個簡單到極致的動作后面卻隱藏了復雜的機理。啟動的開始并不僅僅是操作系統引導，亦或BIOS運行，甚至CPU在reset vector執行第一條指令之前，很多事情已經發生了。正如地球生命的發端并不由人類的到來而伊始，秘密隱藏在遠古而不為人知的遠古時代。讓我們順著時間回溯，站在一切發生的起點：“電源鍵按下”，通過時間的流轉，梳理其中所有的硬件軟件過程，來深入了解計算機的工作原理。
上電時序，也叫做Power-up Sequence，是指電源時序關系。它牽扯到諸多計算機部件，在正式開始時間之旅之前，我們來介紹一下所有參與的小伙伴們。
ATX電源提供+12V、-12V、+5V、-5V、+3V和+5VSB等六種電壓。也就是我們圖上的兩個白色的電源接入口。主板其他的不同電壓是主板上的變壓線路轉換過來的，他們包括+3VSB、+1.5VSB、1.8VDual、2.5VDual、3VDual、VCore、VTDDR等等很多。
+12V主要是給CPU內核供電，它可以單獨給PCIe設備供電，包括顯卡等等。+5V應用最廣，給USB等等外設供電。+5VSB等各種帶SB的電壓，是提供Stand By的供電，即在S3 Sleep時提供電力，保障喚醒和刷新。
主板右邊中間那個紐扣電池，它叫做RTC電源，永不掉電。除非電池沒電并且沒接任何外部電源。 RTC用以保持機器內部時鐘的運轉和保證CMOS配置信息在斷電的情況下不丟失。
電腦中的CPU，AGP、PCI插槽、SATA、USB端口和PS/2端口等在通信速度上有很大差異，所以需要提供不同的時鐘頻率。由ck410、ck505和iCLK等芯片將原先散布在不同地方的晶振和分頻電路整合在一起，為CPU、SATA、PCI、USB等等設備提供基礎頻率。
電源時序控制芯片/電路
主板對于上電的要求是很嚴格的，各種上電的必備 條件都要有著先后的順序，一項條件滿足后才可以轉到下一步，如果其中的某一個環節出現了故障，則整個上電過程不能繼續下去。誰來控制和協調整個時序過程呢？不同的主板、芯片組、代際之間都有不同的方案，在筆記本上過去經常采用EC的方案、臺式機則很多用SIO或者定制芯片，服務器上多用CPLD等等。現在很多電源時序控制被整合進了ME中，在面向嵌入式設備的Atom系列主板上則越來越多的引入了在手機等設備上常用的PMIC。
我們通過一個古老的例子來了解一下開機的整個過程：
時序圖如下：
在CPU復位后，是不是要立刻跳到reset vector開始執行BIOS程序了呢？還沒有，pcode、on die rom會在這個階段執行，TXT、boot guard等安全保障措施也在這里運行。
CPU終于開始執行reset vector的代碼了，這就進入了我們熟悉的UEFI的世界。我們之前已經有很多文章都有介紹UEFI的各個階段，這里簡單回顧一下：
? 在SEC階段，系統從復位開始運行（由主機引導處理器取回的第一指令），通過初始化處理器高速緩存（Cache）來作為臨時內存使用，我們有了堆棧，從而可以執行c程序，然后轉到PEI階段。
? 在PEI最開始階段，僅少量棧和堆可用，我們需要找到并使能足夠我們使用的永久內存，通常是內存顆粒或內存條（DIMM），然后轉入DXE。
? DXE階段有了永久存儲空間，真正開始負責初始化核心芯片，然后轉換到BDS階段。
? 核心芯片初始化完成后BDS階段開始，并繼續初始化引導操作系統（輸入，輸出和存儲設備）所需的硬件。 縱觀PI的整個階段，BDS對應的是“執行UEFI驅動程序模型”來引導OS這一過程。
UEFI引導階段步驟和驅動程序眾多，經過多年發展，核心代碼已經超過一百萬行，儼然已經是個獨立的小王國了。要理解UEFI，必須理解UEFI的目的：初始化硬件，安全啟動操作系統，并為操作系統提供統一的硬件抽象。所有紛繁復雜的驅動和表象后面，都在為了這一目的服務。只要抓住這條主線，再遇到其他的知識點也就會豁然開朗了。
UEFI會在BDS階段后加載操作系統引導程序，也就是OS loader。不同的OS有不同的Loader。一般用戶都十分熟悉，我們這里不再贅述。
另外傳統BIOS和BIOS引導方式已經被淘汰。Intel也宣布對傳統BIOS兼容模式（CSM）在2020后不再支持（參考資料1）。網上諸多Int13、引導扇區等內容，除非對歷史有興趣，全部可以一笑而過了。
按下電源鍵，CPU并不是第一個得到通知并立刻執行代碼的。簡單的開機后面隱藏了如此豐富的內容，這是很多人想象不到的。很多主板，尤其是很多服務器主板，從按下電源鍵到CPU開始執行UEFI固件程序，期間經歷了很多隱藏的片段。這些片段可長可短，有的轉瞬即逝、有的卻讓人等上片刻。它們究竟是什么，為什么存在，值得大家細細探究。
Windows啟動后，最自然的關機方式是什么呢？當然是按下電源鍵了。有沒有好奇，當我們按下電源鍵，會發生什么呢？為什么Windows可以選擇關機或者睡眠？背后的機理又是什么呢？
如果你曾經使用過Windows95，你一定會記得當時的一個鐵律，必須正確關機！我們要點擊關機菜單，在三個選項中選擇關機才好。像這樣按下電源鍵是絕對不行的：
我們按下電源鍵真的會立刻切斷整機電源，如果你足夠幸運，下次也許跑個Scandisk就行了，如果你沒有這么幸運，你沒有保存的文件可能就丟失了！這個設計簡直是反人類，和我們其他電器的使用習慣完全不同。幸虧當時PC還是高大上的高科技產品而不是現在四處可見的普通電器，否則微軟一定會被罵死。
Window98和隨后的WindowsXP引入了ACPI，情況才得到改善。我們來一起看一看當我們按下電源鍵后會發生什么。
我們把按下電源鍵分成兩種情況：一、按一下立刻抬起。二、按住不動超過5秒。這里需要ACPI的背景知識。
1。按一下
ACPI定義了兩種電源鍵：Fixed hardware power button和Control method power button。Fixed hardware power button一般對應南橋或者SOC中的PWRBTN#引腳，而Control method power button一般可以用GPIO等擴展，它需要在ACPI table中報告_HID（PNP0C0C）設備并提供_GPE Event。為了簡單起見，我們以最常見的PWRBTN#來說明整個流程：
1. 用戶按下電源鍵，并抬起。
2. PWRBTN#被觸發。
3. PWRBTN_STS被置1。
4. SCI產生。
5. 操作系統的OSPM發現SCI是電源鍵產生，隨后檢查用戶的電源鍵設置偏好。用戶可以設置睡眠或者關機。
6. 如果是關機，通知各個應用程序保存退出；通知各個驅動程序電源事件。有序關閉應用和驅動。
7. 調用關機前的各個ACPI定義的Event。
8. 寫MADT表中的電源寄存器真正關機，進入G2/S5狀態。
2。按住不動超過5秒
這是一種強制關機操作。前一種操作需要OS配合，如果系統已經死機了呢？我們總不能拔電源插頭或者摳出來電池吧，這是一種保險措施了。這個操作叫做Power button override。在PWRBTN#上，硬件都有專有的Timer來計時，超過5秒還沒有抬起，就觸發了強制關機，硬件會直接關閉CPU電源，進入G2/S5狀態。
1。如何選擇按下電源鍵后進入關機還是睡眠?
在控制面板的電源選項里選擇，如下圖：
也可以用命令行powercfg。
2。如何在命令行關機
用shutdown命令:
該命令還有重啟等功能，可以配合mstsc遠程重啟。
按下電源鍵，比較新的電腦先會嘗試安全關機。操作系統和固件在ACPI規范下共同工作，不同分工，一步步安全關閉計算機。在操作系統死機等特殊情況下，用戶可以嘗試按住電源鍵不動5秒鐘以上，硬件會自動強制關閉電源。這是最后一個手段，保證用戶可以在極端條件下擁有強制關閉電腦的權利，畢竟誰也不想強拔電源（有時條件也不允許）。當然這種條件下，緩存中數據是有可能丟失的。
最新的電腦，如果不改變電源策略，按下電源鍵就是關閉電腦，而且是安全關閉。習慣老Win95的用戶完全沒有必要害怕直接按下電源鍵。
按下電源鍵如何開機的呢？見按下電源鍵后發生了什么？電腦是如何優雅地開機的？：