开机：按一下电源，学过的一切都走上舞台的那一刻

按下电源：空空的电脑醒过来

想象一台关着电源的电脑。内存被擦得干干净净。我们学了那么久的内核，还有从它身上伸出枝条的那些进程，此刻在内存里一行都没有。没有电流，当然如此。可一按电源键，奇怪的事就开始了。总得有人迈出第一步吧。迈出这第一步的，不是那个气派的内核，而是芯片里一直刻着的、一个很小很小的程序。我们管它叫启动程序，或者固件。固件从一开始就被嵌在那个位置，好让它在通电的那一刻最先醒来。

点一下电源。内存原是空的，接着芯片里那个小小的启动程序（固件，蓝色）最先醒来。内核还哪儿都不在。

醒来的，只有一个小小的固件。内存依旧几乎是空的。固件并不聪明。它不会把屏幕装点得漂亮，也不会启动应用。固件只懂一件事：怎么把真正的干活的请来。那个真正干活的，正是内核。可内核此刻不在内存里。电源关着的那段时间，内核作为一个文件，睡在磁盘上。那么，固件该做的事就很清楚了。到磁盘去，把那个内核请过来。下面就来看这一幕。

固件把内核从磁盘搬进内存

这里，回想一下前面那讲的一个承诺。我们说过，内核一直常驻在内存里，管理着一切。可仔细想想，就算是说一直常驻的内核，总得在某个时刻头一回被装进内存吧。那个时刻，正是现在。固件从磁盘上找到内核文件，一块一块地搬进内存。曾经空空的内存里，内核终于落了座。我们在这整个领域里一直称作每一幕主角的那个内核，就在开机的这一个场景里，才头一回登上舞台。

点一下固件。作为文件睡在磁盘上的内核（金色），一块一块地升进内存。那个被说成一直常驻的内核，正是此刻头一回落座。

内核全部上了内存，固件就悄悄把任务交出去。那个小小启动程序的角色，到这儿就完了。把真正干活的叫醒、安顿好，舞台如今就归内核了。醒来的内核，最先做什么呢？光靠内核自己，它做不出一件我们看得见的事。屏幕上的图标、键盘的输入、我们打开的应用，全都得有谁被运行起来才会有。所以内核做的头一件事，就是生出第一个进程。下面就来看。

内核生出第一个进程，再从它伸出枝条

回想一下讲进程的那一课。我们说过，程序是睡在磁盘上的文件，它运行起来、活生生在动的状态，就是进程。在开机里，内核正是头一回，把这件事做出来。它从睡在磁盘上的程序里挑一个，运行起来，让它成为这台电脑上第一个活生生在动的进程。可内核并不亲自一个一个地启动每个应用。相反，这第一个进程又生出另一个进程，那个孩子再生孩子，就像一棵树那样伸出枝条。我们用的众多程序，全是从这第一个进程上分叉出来的枝条。

点内核，生出第一个进程。再点一下，它的子进程就像枝条一样伸出来。从内核（金色）到第一个进程，从第一个进程到许多个（绿色）。

一按，第一个进程就出现了，再一按，孩子们就在它下面哗地伸了出来。这就是我们每天看到的那个画面的起点。画桌面的程序、时钟、通知，全都是这些枝条某处的进程。而这些进程各自握着自己的内存空间，每当需要什么，就用系统调用向内核请求。我们在这个领域里分开学的那些碎片，正在开机这一个场景里，一块一块地各就各位。现在，我们把这些碎片，一层一层地垒进一张图里吧。

层层垒起，便告完成（从硬件到应用）

现在，把整体看成一张图。最底下是硬件。磁盘、内存、屏幕、键盘这些实在的部件。它上面，小小的固件醒来、迈出第一步，那个固件再把内核搬上来。内核就坐在硬件正上方，跟每个部件直接对话，在内存里立墙、管理调度。内核之上是第一个进程，再往上，我们用的应用一层层垒起来。下面一层稳稳托住，上面一层才立得起来。没有硬件就没有固件，没有固件就没有内核，没有内核就没有进程，没有进程就没有应用，谁都立不起来。

从下往上，一层一层地点亮。按硬件、固件、内核、第一个进程、应用的顺序垒起来。下面一层先立住，才能往上垒。

等灯一直亮到最顶上的应用，我们看到的那个画面才算完成。黑漆漆的电脑，如今活了起来。有意思的是，这座塔一旦建好，固件干过的事就几乎被忘了。我们用着应用，几乎不会意识到它下面有内核，再下面有固件和硬件托着这一切。可那所有的层，都是在开机这一瞬间，从下往上，整整齐齐垒起来的。现在，最后一步，我们从头到尾走一遍，看一按电源，这一切是怎么连成一条线的。

按一下电源，这一切：把整个领域收进一张

把整体连成一条线，是这样的。按下电源，芯片里那个小小的固件醒来，固件把内核从磁盘搬进内存，内核生出第一个进程，应用再从它身上伸出枝条。在这条短短几秒里展开的线中，几乎装着我们在这个领域里学过的一切。睡在磁盘上的文件和内存、一直常驻的内核、活生生在动的进程、每个进程自己的内存空间、跟部件对话的驱动、决定谁能做什么的权限，还有进程向内核请求的系统调用。开机，正是这所有碎片头一回聚到一处、而且按定好的顺序登场的那一幕。

依次点各个步骤，跟着走完一整轮开机。电源、固件醒来、装载内核、第一个进程、应用栈。你在这个领域里学过的碎片，串成一条线。

如今，按下电源键的那个短短的瞬间，看起来会和从前不一样了。因为在它里面，一个小小的启动程序唤醒内核，内核生出第一个进程，我们的应用再一层层往上立，一场庞大的组装正在进行。我们当初是带着这个问题开始这个领域的：操作系统是个干什么活的管家。开机，正是那位管家清早起来、把家里的事从头一桩桩张罗起来的那一幕。是那台黑漆漆的机器把迎接我们的准备做完的、每天悄悄重复的那一瞬间。