Этапы загрузки операционных систем

Давным-давно, когда я был маленьким работал в институтской лаборатории на большом компьютере СМ-3 (что-то вроде знаменитой PDP-11), bootstrapping (загрузка) ЭВМ выглядела так. В фотосчитыватель заправлялась коротенькая бумажная перфолента с пробитой на ней программой начальной загрузки, запускался процесс считывания, а дальше … как повезет.

Дело в том, что бумажная ленточка постепенно изнашивалась, начинала плохо читаться, и ЭВМ могла с первого раза «не завестись». В этом случае процесс нужно было повторять, порой несколько раз, до победного конца. Когда ленточка окончательно выходила из строя и машина никак не хотела «оживать», приходилось временно вводить программу начальной загрузки вручную при помощи расположенных на передней панели переключателей. Тут, главное, было не торопиться и не делать ошибок.

В современных компьютерах процесс загрузки большей частью автоматизирован, однако это не означает, что он не заслуживает того, чтобы с ним познакомиться.

Основные определения и этапы загрузки операционной системы

Включение компьютера, POST, BootMonitor

Начальный этап загрузки операционной системы после включения компьютера начинается в BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода). В настройках BIOS мы указываем загрузочное устройство, или ряд загрузочных устройств в порядке их приоритета. Возможны различные варианты загрузки и их комбинации: с жесткого диска, CD/DVD – диска, USB-flash и другие.

Сразу после прохождения POST (Power-On Self-Test — самотестирование после включения) BIOS компьютера начнет поочередно перебирать указанные загрузочные устройства до тех пор, пока на одном из них не найдет подходящую специальную запись, в которой содержится информация о дальнейших действиях.

Загрузчик 1-го уровня. Master Boot Record

Master Boot Record — главная загрузочная запись, расположена в первых физических секторах загрузочных устройств хранения. Она содержит таблицу разделов (Partition Table) и исполняемый код.

Главной задачей программы, записанной в MBR, является поиск активного системного раздела диска и передача управления его загрузочному сектору. Таким образом, эту стадию можно назвать подготовительной, в силу того, что непосредственно загрузки самой ОС еще не происходит.

Системным принято называть раздел диска (устройства хранения) на котором расположены файлы операционной системы, отвечающие за процесс загрузки ОС (сама операционная система может размещаться в другом разделе). В принципе, системных разделов может быть несколько, поэтому один из них отмечается как активный. Именно его ищет программа, загруженная с MBR.

Загрузчик 2-го уровня. Partition Boot Sector

Следующим этапом загрузки компьютера является передача управления исполняемому коду, записанному в PBS (Partition Boot Sector — загрузочный сектор активного раздела). PBS расположен в первом секторе (секторах) соответствующего раздела диска. В коде PBS прописано имя файла загрузчика операционной системы, которому и передается управление на этом этапе.

Начальный этап загрузки операционной системы. Менеджер загрузки ОС

Первоначально в Linux загрузчиком являлся LILO (Linux Loader). В силу имевшихся в нем недостатков, главным из которых была неспособность понимать используемые в Linux файловые системы, позднее начал использоваться загрузчик GRUB (GRand Unified Bootloader) в котором недостатки LILO были исправлены.

Если речь идет о версиях Windows до Vista, например, Windows XP, то будет загружен Ntldr. Он, в свою очередь, считывает информацию из текстового файла Boot.ini, в котором записана информация об установленных операционных системах.

Загрузка ядра операционной системы

Завершающим этапом загрузки операционной системы является загрузка ядра ОС и передача ему управления.

Несколько лет назад в моей практике был такой забавный случай.

Меня попросили помочь одному человеку купить и привести в порядок компьютер для дома. Товарищ этот на тот момент времени только-только вышел на пенсию, а до этого работал в должности начальника и компьютер видел, по большей части, издалека, на столе у своей секретарши. После выхода на пенсию у него появилось время и желание компьютер освоить. Ну что, по-моему, замечательно. Компьютер мы ему подобрали недорогой, но добротный и с хорошим, по тем временам, монитором. Я поставил и настроил кое-какие программы, показал как ими пользоваться. Господин обзавелся книжкой из серии «Что-то там для чайников» и мы расстались абсолютно довольные друг другом.

Примерно через неделю мой подопечный позвонил мне по телефону и чуть не плача сообщил, что все пропало и компьютер больше не работает. Благо, запираться он не стал и честно рассказал, как было дело. А дело было так. Товарищ полез исследовать содержимое своего компьютера и нашел в корне диска С:\ несколько подозрительных и «ненужных», на его взгляд, файлов. Он решил освободить место и файлики эти попросту удалил. Думаю, что все уже догадались, что это были boot.ini, ntldr, ntdetect и др. Поправить ситуацию сложности не представляло, разве что пришлось ехать к нему еще раз.

К слову сказать, для того, чтобы получить проблемы с загрузкой Windows XP, можно было и ничего не стирать, а слегка «подправить», например, boot.ini.

Видимо Microsoft как то узнала об этом случае и в следующей версии своей ОС решила припрятать файлы загрузчика получше.

Особенности загрузки операционных систем Windows Vista / 7 / 8

В Windows Vista или Windows 7 / 8 диспетчер загрузки называется Bootmgr. Он читает список установленных операционных систем не из простого текстового файла, коим является boot.ini, а из системного хранилища BCD (Boot Configuration Data), доступ к которому осуществляется посредством специальной утилиты bcdedit.exe .

Но это еще не все. Откроем “Управление компьютером” –> “Управление дисками” >

Процесс стандартной инсталляции операционной системы Windows Vista / 7 / 8 создает в начале диска дополнительный раздел «Зарезервировано системой». Ему не присваивается буква диска, благодаря чему, если не сделать дополнительных шагов, и сам раздел и его содержимое будут скрыты от пользователя. Этот основной раздел имеет статус «Системный» и «Активный» и, следовательно, удалить его тоже нельзя.

В Windows 7 размер такого раздела составляет 100 МБ, из которых занято около 30 МБ, в Windows 8 – уже 350 МБ, причем занято из них 105 МБ. Такая разница объясняется тем, что в Windows 8 на этот раздел перенесена папка “Recovery”.

Посмотрим содержимое раздела «Зарезервировано системой». Для этого назначим ему букву диска, например, «W» в “Управление дисками”. Дополнительно откроем «Панель управления» –> «Параметры папок» и на вкладке «Вид» снимем галку с «Скрывать защищенные системные файлы» и поставим отметку на «Показывать скрытые файлы, папки и диски».

Если в системе установлен файловый менеджер FAR Manager, то для просмотра можно воспользоваться им и не заниматься настройкой видимости скрытых файлов.

Так выглядит содержимое раздела «Зарезервировано системой» в Windows 8 >

Как и ожидалось, в корне раздела мы видим загрузчик Bootmgr.

А так выглядит часть содержимого папки «Boot» >

В папке мы находим базу хранилища данных конфигурации загрузки BCD и сопутствующие ей папки с языковыми файлами и файлами шрифтов.

Для полноты картины осталось сказать о том, какой раздел называется загрузочным. Ответ уже показан на картинке с томами Windows 7. Очевидно, что это раздел, на котором находятся все основные файлы операционной системы.

Ну что же, запомнить названия разделов диска очень легко по принципу «всё наоборот» — на системном нет системы (операционной), но расположен загрузчик третьего уровня, на загрузочном как раз отсутствует загрузчик, но находится сама система . Естественно, эта «запоминалка» работает только тогда, когда есть несколько разделов. Если раздел один, то он может быть сразу системным, активным и загрузочным.

Главной задачей загрузчика 3-го уровня, в роли которого выступает, в зависимости от типа ОС, Bootmgr, Ntldr или GRUB, является чтение с загрузочного диска и загрузка ядра операционной системы. Кроме того, в случае множественной загрузки, когда на компьютере установлено несколько операционных систем, загрузчик 3-го уровня позволяет выбирать нужную при каждом запуске компьютера.

Классической ошибкой, которой Microsoft посвятила отдельную статью, является установка Windows XP после Windows Vista / 7 /8. Установщик Windows XP помечает свой раздел как активный, после чего, во время загрузки, MBR передает управление PBS этого раздела а он, в свою очередь, — Ntldr. Загрузчик Windows XP ничего не знает о более поздних версиях операционных систем Windows и их загрузка становится невозможной. Лечится достаточно легко, но неискушенного пользователя такая ситуация может поставить в тупик.

Добавить к этому практически нечего и можно переходить непосредственно к редактированию загрузочного меню. Начнем с загрузочного меню Windows.

Источник

Этапы загрузки операционной системы

Автор: Евгений Малышев | Категория: Операционные системы

Загрузка ОС происходит в несколько этапов:

1. После нажатия кнопки включения или перезагрузки управление берет на себя Базовая система ввода/вывода (Basic Input/Output System — BIOS). BIOS — это программа, записанная в постоянной энергонезависимой памяти компьютера -ПЗУ (английская аббревиатура — CMOS). BIOS производит тестирование и инициализацию всех устройств и, если они прошли успешно, считывает MBR по абсолютному адресу. Затем помещает считанный код главного загрузчика в оперативную память и передает ему управление.

2. Главный загрузчик определяет, откуда следует загружать ОС. В зависимости от типа загрузчика управление будет передано либо загрузочному коду, находящемуся в активном разделе жесткого диска, либо менеджеру загрузки, либо сам загрузчик поместит ядро ОС в оперативную память и передаст ему управление.

3. Получивший управление загрузчик операционной системы инициирует загрузку ядра ОС в память.

4. Запускается сама операционная система.
Как видно из вышесказанного, при загрузке компьютера используются абсолютные адреса, т.е. номера жестких дисков, цилиндров, головок, секторов, блоков. Выполнение этапов загрузки происходит по жестко заданной цепочке. Для успешной загрузки ОС необходимо, чтобы все участники цепочки находились на своих строго определенных местах: главный загрузчик и основная таблица разделов в загрузочном секторе диска, загрузчик(и) ОС и таблицы разделов в остальных разделах диска.

При нарушении этого порядка, например, при подключении нового диска к компьютеру, на котором уже установлена одна или несколько операционных систем, возможна ситуация, когда процесс остановится с сообщением типа «ОС не найдена».

Источник

Как изменить порядок загрузки операционных систем

Сейчас всё больше пользователей устанавливают на своем компьютере не одну, а несколько операционных систем. Такими системами могут быть не только Windows. Не всегда удобно то, что по умолчанию загружается более новая система, а именно Windows 10. Не которые предпочитают работать в Windows 7 или даже в Windows XP. Естественно в таком случае было бы удобнее, чтобы загрузка начиналась именно с той системы, в которой вы чаще всего работаете. Как изменить порядок загрузки операционных систем?

В любой Windows можно изменить порядок загрузки без установки вспомогательных программ.

Изменяем порядок загрузки операционных систем

В любой операционной системе Windows имеются настройки под названием Система. Попасть в них можно либо через Панель управления, либо через свойства папки Мой компьютер (в Windows XP), Компьютер (в Windows 7), или Этот компьютер (в Windows 10).

Изменяем порядок загрузки ОС в в Windows ХР

Способ 1: Через «Панель управления»

1. Жмем левой кнопкой мыши на кнопку Пуск находим там Панель управления и открываем её.

Находим иконку Система и открываем её двойным щелчком левой кнопкой мыши.

1. В окне «Свойства системы» переходим на вкладку «Дополнительно», находим блок «Загрузка и восстановление» и жмем в нем кнопку «Параметры».

1. В следующем окне «Загрузка и восстановление» в блоке «Загрузка операционной системы» открываем список операционных систем (кликните по стрелочке справа), и выбираем необходимую.

1. Теперь сохраняем наши изменения, нажав в самом низу на кнопку «ОК».

Способ 2: Через «Мой компьютер»

Кликните правой кнопкой мыши по иконке «Мой компьютер» и выберите в выпадающем списке пункт «Свойства».

Тоже самое можно проделать и через меню «Пуск». Для этого нажмите кнопку «Пуск», найдите в правом блоке пункт «Мой компьютер» и кликните по нему правой кнопкой мыши. В открывшемся списке выберите пункт «Свойства».

После любой из этих манипуляций откроется уже известное нам окно «Свойства системы».

Далее переходим на вкладку «Дополнительно» и действуем, как описано в 1-ом способе.

Изменяем порядок загрузки ОС в в Windows 7

Способ 1: Через «Панель управления»

1. Открываем «Панель управления» через меню «Пуск»

1. В панели управления находим иконку «Система» и кликаем по ней.

1. В окне «Система» находим в списке справа пункт «Дополнительные параметры системы» и кликаем по нему мышкой.

1. Откроется окно «Свойства системы» в котором необходимо перейти на вкладку «Дополнительно». Опускаемся в блок «Загрузка и восстановление» и жмем кнопку «Параметры».

1. В следующем окне «Загрузка и восстановление» в блоке «Загрузка операционной системы». В строке «Операционная система, загружаемая по умолчанию» выберите операционную систему для загрузки и сохраните свои настройки кнопкой «ОК».

Способ 2: Через «Компьютер»

Если на рабочем столе есть иконка «Компьютер», то кликните по ней правой кнопкой мыши и в открывшемся контекстном меню выберите пункт «Свойства».

Откроется окно «Система». Далее поступаем так, как описано выше в пунктах 3; 4; и 5.

Тоже самое можно проделать и через меню «Пуск». Открываем меню «Пуск», находим в нем пункт «Компьютер», и кликаем по нему правой кнопкой мыши. Выбираем в открывшемся списке пункт «Свойства».

Откроется то же самое окно «Система».

Изменяем порядок загрузки ОС в в Windows 10

Способ 1: Через «Панель управления»

Кликните правой кнопкой мыши по кнопке «Пуск» и выбираем в открывшемся списке пункт «Панель управления».

В окне «Панель управления» находим иконку «Система» и открываем её.

В окне «Система» находим справа пункт «Дополнительные параметры системы» и кликаем по нему левой кнопкой мыши.

Откроется окно «Свойства системы» на вкладке «Дополнительно». Внизу находим блок «Загрузка и восстановление» и жмем в нем кнопку «Параметры».

В открывшемся окне «Загрузка и восстановление» в блоке «Загрузка операционной системы» устанавливаем необходимую систему, кликнув по стрелочке справа в строке «Операционная система, загружаемая по умолчанию».

Не забываем сохранять изменения кнопкой «ОК».

Способ 2: Через «Этот компьютер»

Если на рабочем столе есть иконка «Этот компьютер», то кликаем по ней правой кнопкой мыши и в открывшемся контекстном меню выбираем пункт «Свойства».

Откроется то же самое окно «Система».

Если иконки «Этот компьютер» нет на рабочем столе, то кликаем по кнопке «Пуск» правой кнопкой мыши, находим пункт «Система» и кликаем по нему. Далее действуем по тому же сценарию, что описан выше.

Вот таким образом можно изменить порядок загрузки операционных систем. Удачи!

Источник