Когда вы включаете компьютер, он проходит процесс «загрузки» — термин, происходящий от слова «bootstrap». Вот что происходит в фоновом режиме — используете ли вы ПК с Windows, Mac или Linux.
Оглавление
Аппаратные средства включены
Когда вы нажимаете кнопку питания, компьютер подает питание на свои компоненты — материнскую плату, ЦП, жесткие диски, твердотельные накопители, графические процессоры и все остальное в компьютере.
Аппаратное обеспечение, обеспечивающее питание, известно как «источник питания». Внутри типичного настольного ПК он выглядит как коробка в углу корпуса (желтый предмет на картинке выше), и именно к нему вы подключаете шнур питания переменного тока.
ЦП загружает UEFI или BIOS
Теперь, когда у него есть электричество, ЦП инициализируется и ищет небольшую программу, которая обычно хранится в микросхеме на материнской плате.
Раньше ПК загружал так называемую BIOS (базовую систему ввода / вывода). На современных ПК вместо этого процессор загружает прошивку UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Это современная замена BIOS старого образца. Но, что еще больше сбивает с толку, некоторые производители ПК все равно называют свое программное обеспечение UEFI «BIOS».
UEFI или BIOS тестирует и инициализирует оборудование
Микропрограмма BIOS или UEFI загружает параметры конфигурации из специального места на материнской плате — традиционно это было в памяти, поддерживаемой батареей CMOS. Если вы измените некоторые низкоуровневые настройки на экране настроек BIOS или UEFI, здесь хранятся ваши пользовательские настройки.
ЦП запускает UEFI или BIOS, который тестирует и инициализирует оборудование вашей системы, включая сам ЦП. Например, если на вашем компьютере нет ОЗУ, он издаст звуковой сигнал и покажет вам ошибку, остановив процесс загрузки. Это называется процессом POST (самотестирование при включении).
Вы можете увидеть логотип производителя ПК на экране во время этого процесса, и вы часто можете нажать кнопку, чтобы получить доступ к экрану настроек BIOS или UEFI отсюда. Однако многие современные ПК выполняют этот процесс так быстро, что не беспокоят отображение логотипа и требуют доступа к экрану настроек UEFI из меню параметров загрузки Windows.
UEFI может гораздо больше, чем просто инициализировать оборудование; это действительно крошечная операционная система. Например, процессоры Intel имеют Intel Management Engine. Это обеспечивает множество функций, включая поддержку технологии Intel Active Management, которая позволяет удаленно управлять бизнес-ПК.
UEFI или BIOS переключаются на загрузочное устройство
После завершения тестирования и инициализации вашего оборудования UEFI или BIOS передадут ответственность за загрузку вашего ПК загрузчику вашей операционной системы.
UEFI или BIOS ищет «загрузочное устройство» для загрузки вашей операционной системы. Обычно это жесткий диск или твердотельный накопитель вашего компьютера, но также может быть компакт-диск, DVD-диск, USB-накопитель или сетевое хранилище. Загрузочное устройство можно настроить на экране настройки UEFI или BIOS. Если у вас несколько загрузочных устройств, UEFI или BIOS пытается передать им процесс запуска в том порядке, в котором они указаны. Так, например, если у вас есть загрузочный DVD-диск в оптическом приводе, система может попытаться начать с него, прежде чем попытается загрузиться с жесткого диска.
Традиционно BIOS просматривает MBR (главную загрузочную запись), специальный загрузочный сектор в начале диска. MBR содержит код, который загружает остальную часть операционной системы, известный как «загрузчик». BIOS запускает загрузчик, который берет его оттуда и начинает загрузку реальной операционной системы, например Windows или Linux.
Компьютеры с UEFI по-прежнему могут использовать этот метод загрузки MBR старого стиля для загрузки операционной системы, но обычно вместо этого они используют что-то, называемое исполняемым файлом EFI. Их не нужно хранить в начале диска. Вместо этого они хранятся в так называемом «системном разделе EFI».
В любом случае принцип один и тот же: BIOS или UEFI проверяет запоминающее устройство в вашей системе на предмет наличия небольшой программы в MBR или системном разделе EFI и запускает ее. Если загрузочного загрузочного устройства нет, процесс загрузки завершится неудачно, и вы увидите сообщение об ошибке на вашем дисплее.
На современных ПК прошивка UEFI обычно настроена на «безопасную загрузку». Это гарантирует, что запускаемая операционная система не подвергнется подделке и не будет загружать низкоуровневые вредоносные программы. Если безопасная загрузка включена, UEFI проверяет, правильно ли подписан загрузчик, перед его запуском.
Загрузчик загружает полную ОС
Загрузчик — это небольшая программа, которая выполняет большую задачу по загрузке остальной части операционной системы. Windows использует загрузчик с именем Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), большинство систем Linux используют GRUB, а Mac используют что-то, называемое boot.efi.
Если возникла проблема с загрузчиком — например, если его файлы на диске повреждены — вы увидите сообщение об ошибке загрузчика, и процесс загрузки остановится.
Загрузчик — это всего лишь одна небольшая программа, которая сама по себе не обрабатывает процесс загрузки. В Windows диспетчер загрузки Windows находит и запускает загрузчик ОС Windows. Загрузчик ОС загружает основные аппаратные драйверы, необходимые для работы ядра — основной части операционной системы Windows — а затем запускает ядро. Затем ядро загружает системный реестр в память, а также загружает любые дополнительные драйверы оборудования, помеченные как «BOOT_START», что означает, что они должны загружаться при загрузке. Затем ядро Windows запускает процесс диспетчера сеансов (Smss.exe), который запускает системный сеанс и загружает дополнительные драйверы. Этот процесс продолжается, и Windows загружает фоновые службы, а также экран приветствия, который позволяет вам войти в систему.
В Linux загрузчик GRUB загружает ядро Linux. Ядро также запускает систему инициализации — это systemd в большинстве современных дистрибутивов Linux. Система инициализации обрабатывает запускаемые службы и другие пользовательские процессы, вплоть до приглашения входа в систему.
Этот сложный процесс — всего лишь способ заставить все загружаться правильно, выполняя действия в правильном порядке.
Кстати, так называемые «программы запуска» на самом деле загружаются, когда вы входите в свою учетную запись пользователя, а не при загрузке системы. Но некоторые фоновые службы (в Windows) или демоны (в Linux и macOS) запускаются в фоновом режиме при загрузке вашей системы.
Процесс выключения тоже довольно сложен. Вот что происходит, когда вы выключаете компьютер с Windows или выходите из него.
Кредит изображения: Суван Вэнлор/Shutterstock.com, DR-изображения/Shutterstock.com,