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2.3 电脑的运行原理
当ATX电源工作后，可以为电脑提供+3.3V、+5V、+12V、+5VSB、-5V和-12V等电压。
那么，ATX电源是如何为电脑供电的呢？在为ATX电源接入市电后，ATX电源的第16脚（24针电源插头）输出一个3~5V的高电平信号。当用户按下电脑的电源开关后，电源开关给电脑主板发出一个触发信号。接着开机电路中的南桥芯片或I/O芯片对触发信号进行处理，最终发出控制信号，然后控制电路将ATX电源的第16脚（24针电源插头）的高电位拉低，以触发ATX电源主电源电路开始工作，使ATX电源各引脚输出相应的电压，为电脑提供工作电压。
ATX电源为电脑中的设备提供了各种不同的供电接口，为各种设备供电。图2-35展示了电源的各种接口。
ATX电源的各种供电输出接口采用多种彩色的电线来表示不同的输出电压，如图2-36所示。
图2-35 电源的各种接口
图2-36 电源的输出接口
目前主流电源的输出接口一般采用黄、红、橙、紫、蓝、白、灰、绿、黑9种颜色的电源线。下面就电源线不同的颜色的含义及它们与电压间的对应关系进行详细讲解。
黄色电源线在电源中应该是数量较多的一种，它输出+12V的电压。由于加入了CPU和PCI-E显卡供电成分，+12V的作用在电源里举足轻重。
+12V供电为电脑中的硬盘、光驱、软驱的主轴电机和寻道电机提供电源，并作为串口设备等电路逻辑信号电平。
+12V供电电压出现问题时，通常会造成下面的故障：
1）+12V供电的电压输出不正常，常会造成硬盘、光驱、软驱的读盘性能不稳定。
2）+12V电压偏低，通常会造成光驱挑盘故障；硬盘的逻辑坏道增加，经常出现坏道，系统容易死机，无法正常使用硬盘；PCI-E显卡无法正常工作；CPU无法正常工作，造成死机故障。
红色电源线输出+5V电压，红色电源线的数量与黄色电源线相当。+5V供电电压主要为CPU、PCI、AGP、ISA等集成电路提供工作电压，是电脑中主要的工作电源。由于+5V供电主要为CPU等主要设备供电，因此它的供电稳定性直接关系着电脑系统的稳定性。
橙色电源线输出+3.3V电压，+3.3V电压是ATX电源专门设置的一个电压，主要为内存提供电源。最新的24针电源接口中，特别加强了+3.3V供电电压。该电压要求严格，输出稳定，纹波系数要小，输出电流要在20A以上。如果+3.3V供电电压出现问题，会直接引起内存供电电路故障，导致内存工作不稳定，甚至出现死机或无法启动的故障。
紫色电源线的输出电压为+5V，为+5VSB待机电源，即ATX电源通过电源主板接口的第9针向主板提供电压为+5V、电流为720mA的供电电源，这个供电电压主要用于网络唤醒和开机电路及USB接口电路。
如果紫色供电出现问题，将会出现无法开机的故障。
蓝色电源线输出-12V供电电压。-12V供电电压主要为串口提供逻辑判断电平，所需要的电流不大，一般在1A以下，即使电压偏差过大，也不会造成电脑故障。目前的主板设计上几乎已经不使用这个输出，而是通过对+12VDC的转换获得需要的电流。
白色电源线输出-5V供电电压，目前主流的ATX电源中一般没有白色电源线。白色电源线输出的-5V供电电压主要为逻辑电路提供判断的电平，需要电流很小，一般不会影响系统正常工作。
绿色电源线为电源开关端，通过此电源线的电平来控制ATX电源的开启。当该端口的信号电平大于1.8V时，主电源为关；当信号电平为低于1.8V时，主电源为开。使用万用表测该脚的输出信号电平，一般为4V左右，因为该电源线输出的电压为信号电平。
灰色电源线为电源信号线（POWER-GOOD），一般情况下，灰色电源线的输出电压如果在2V以上，那么这个电源就可以正常使用；如果灰色电源线的输出电压在1V以下，那么这个电源将不能保证系统的正常工作，必须被更换。这也是判断电源寿命及电源是否合格的主要手段之一。
黑色电源线为地线，其他颜色的电源线需要与黑色线配合，才能电脑提供供电。在ATX电源的各种输出接口中都会有黑色地线，在ATX主板电源接口中共有8根黑色地线。
电脑能否成功地启动取决于电脑硬件、BIOS和操作系统，如果某个阶段发生错误，启动就可能终止。一般启动出现错误时，显示屏上会出现相应的错误提示，有的电脑会发出蜂鸣声。
开启电脑的关键是供电，当供电电压正常后，CPU开始执行各种操作，首先是CPU初始化，然后CPU从BIOS中读入数据，并执行导入命令，运行加电自检程序（POST），并分配系统资源，如图2-37所示。然后BIOS启动程序读取CMOS存储器中的硬件配置信息，并将这些配置信息与电脑硬件——CPU、显示卡、硬盘等相比较。其中，在检测到自身有BIOS的一些硬件设备时，会将硬件自身的BIOS读到内存中，并显示在显示屏上。硬件检测完成后，启动程序会寻找并装载操作系统，操作系统加载完成后，再加载并执行应用程序，完成启动。
图2-37 分配系统资源
电脑硬件启动的最初过程如下：
1）当第1次加电时，主板的时钟电路开始产生时钟脉冲。
2）CPU开始工作并进行自身初始化。
3）CPU寻址内存地址FFFF0h，该地址存放BIOS启动程序中的第1条指令。
4）指令引导CPU运行POST（加电自检程序）。
5）POST首先检查BIOS程序，随后检查CMOS ROM（CMOS存储器）。
6）进行校验，确认无任何电力供应失效。
7）禁用硬件中断（意味着此时按键盘上的任意键或使用其他输入设备无效）
8）测试CPU，进行进一步初始化。
9）检查确认是否为一次冷启动。如果是，检查内存的起始16KB内容。
10）检查电脑上安装的所有设备，并与配置信息相比较。
11）检查并配置显卡。在POST过程中，在CPU检查显卡之前，出现蜂鸣声意味着产生了错误，错误的蜂鸣编码取决于BIOS。在检查显卡之后，如果没有错误，电脑发出“嘀”一声表示检测正常，这时就可以使用显示器来显示其运行过程了。
12）POST向内存中读取和写入数据进行检查。显示器显示这个阶段的内存的运行总量。
13）检查键盘，如果此时正好持续按下任意键，某些BIOS可能会发生错误。随后检查并配置二级存储设备——包括软盘、硬盘——端口和其他硬件设备。POST检查搜寻到的所用设备，并与存储在CMOS芯片中的数据、跳线设置及DIP开关比对，查看是否有冲突。随后操作系统配置IRO、I/O地址，并分配DMA。
14）为节省电力，可将某些设备设置成“睡眠”模式。
15）检查DMA和中断控制器。
16）根据用户的请求运行CMOS设置。
17）BIOS开始从磁盘寻找操作系统。
电脑一旦完成POST和最初的资源分配，下一步就开始加载操作系统。大多数情况下，操作系统从硬盘上的逻辑盘C盘中加载。
BIOS首先执行硬盘中的MBR（主引导记录）程序，检查分区表，寻找硬盘上活动分区的位置，然后转到活动分区的第1个扇区，找到并装载此活动分区的引导扇区中的程序到内存中（对于Windows XP系统是Ntldr文件，对于Windows 10系统是Bootmgr文件）。
接着Bootmgr程序寻找并读取BCD，如果有多个启动选项，会将这些启动选项显示在显示屏上，由用户选择从哪个启动项启动。
如果从Windows 10启动，Bootmgr会将控制权交给Winload.exe（即加载C:\windows\system32\winload.exe文件），然后启动系统，并开始核心加载。