Як відбувається завантаження ос windows

Как происходит загрузка операционной системы

Вкратце процесс загрузки компьютера описан в статье «Включение ПК» раздела BIOS. Рассмотрим этот процесс более подробно.

Инициализация системы средствами BIOS

1. Нажатие кнопки включения питания. При включении кнопки Power на элементы материнской платы поступают питающие напряжения; по сигналу Power Good запускается тактовый генератор; на процессор подается сигнал сброса, который устанавливает его в исходное состояние. Начинают работать программы системного BIOS.
2. Проверка BIOS. Контрольная сумма системных программ, находящихся в ПЗУ, находится в одной из ячеек. После запуска контрольная сумма пересчитывается и сравнивается с эталонным значением.
3. Идентификация процессора. Материнская плата предусматривает возможность установки различных моделей процессора. БИОС подает запрос на идентификацию процессора и по полученному ответу определяет тип процессора, частоту, напряжения и проч.
4. Настройка базовых элементов. Инициализируются и тестируются базовые компоненты системной платы: блок прямого доступа к памяти, таймер, блок аппаратных прерываний.
5. Тестирование ОЗУ. Определяется тип модулей памяти, их объем, организация; тестируются первые 64 Кб оперативной памяти.
6. Организация рабочих структур ОЗУ. Выделяется область под БИОС, настраиваются прерывания.
7. Проверка CMOS-памяти и батарейки. При неисправной батарейке CMOS все данные настройки БИОС, находящиеся в памяти теряются. Загрузка последней конфигурации становится невозможной, о чем сообщается на экране монитора. Есть возможность осуществить загрузку стандартных заводских значений БИОС.
8. Инициализация устройств материнской платы. Производится поиск и настройка загрузочных устройств (жесткий диск, привод CD, FDD), средств управления процессом загрузки (клавиатура, мышь), устройств ввода-вывода (COM, LPT). Устройствам выделяются соответствующие линии прерывания.
9. PnP. Идентифицируются устройства, подключенные через системные разъемы. Устройствам выделяются ресурсы и прерывания.
10. Включение видеосистемы. Запускается Video BIOS, который настраивает видеоконтроллер на режим VGA или EGA, которые поддерживают все видеоконтроллеры. После этого видеоконтроллер готов к работе.
11. Выдача сообщения на экран монитора. На экране монитора появляется первое сообщение: фирма-производитель BIOS, тип и частота процессора, тип и объем ОЗУ.
12. Тестирование ОЗУ. Производится выборочная проверка незадействованной оперативной памяти.
13. Инициализация контроллера дисководов.
14. Инициализация контроллера жестких дисков.
15. Инициализация клавиатуры. Включается контроллер клавиатуры, производится тест матрицы контактов, устанавливаются временные параметры опроса клавиш и режим NumLock. Клавиатура готова к работе. На экран выводится сообщение о возможности использования программы BIOS Setup (обычно для этого используется клавиша Del).
16. Поиск устройств с собственным BIOS. Если таковые устройства найдены, то управление передается BIOS-программам этих устройств и происходит их инициализация.
17. Передача управления загрузчику ОС. По программному прерыванию Int 19h на дисковых накопителях ищется загрузчик ОС (Boot Record). Он должен находиться на одном из устройств (HDD, CD, FDD, SCSI). Местоположение загрузчика везде одинаково. После того, как загрузчик ОС найден, управление передается ему.

Загрузка операционной системы

Ядро операционной системы (ОС) загружается в ОЗУ, после чего в памяти системы размещается основная часть ОС.

БИОС производит «грубую» настройку компьютерной системы. Его основная задача — «вдохнуть» жизнь в компьютерное железо, независимо от его конкретной модификации. Новые модели процессоров, материнских плат, чипсетов и прочих устройств выходят чуть ли не ежеквартально. Невозможно в БИОС сразу заложить идентификацию всего этого разнообразия. Да это и не нужно. Основная задача БИОС сделать начальную инициализацию оборудования и запустить работу операционной системы, которая сама производит «тонкую» настройку компьютерных составляющих.

На заре развития персоналок конфигурирование системы требовало от пользователей соответствующей квалификации. Наверняка, пользователи со стажем еще помнят такие файлы, как config.exe и autoexec.bat, которые надо было правильно настроить, чтобы «телега» нормально поехала.

Что поделать, — это была обратная сторона медали открытой архитектуры IBM. За удобство получения компьютера нужной конфигурации надо было платить знаниями по его правильной настройке. Такие неудобства отпугивали неподготовленных пользователей, поэтому, фирмы-производители ПК не могли долго мириться с подобным положением вещей. Производители компьютерной техники и разработчики программного обеспечения постарались максимально снять с потребителя необходимость конфигурирования своего компьютера. Впервые новая процедура настройки системы была применена в ОС Windows — операционная система сама «опрашивала» подключенные устройства и правильно настраивала их:

• определялся перечень устройств, требующих программной настройки;
• подыскивались соответствующие программы для правильной работы таких устройств;
• выполнялась процедура программной инициализации устройств и настройка их на рабочие режимы.

Задача, в общем-то, довольно сложная. Для облегчения ее выполнения производители чипсетов и разработчики ПО согласовали и установили определенные правила механизма начальной загрузки. Теперь компоненты компьютерной системы, требующие инициализации и настройки комплектовались соответствующим программным обеспечением (инициализирующими программами, драйверами, INF-файлами):

• Инициализирующие программы заносят управляющие коды по конкретным адресам (разовая процедура);
• Драйверы — это программы, управляющие работой контроллера соответствующего устройства;
• INF-файл — командный файл, помогающий ОС организовать процедуру настройки конкретного компьютерного блока.

Начальная загрузка Windows ведется под управлением командного файла, который содержит перечень программ и драйверов выполняемых в процессе загрузки ОС. Это, так называемая, «заготовка» командного файла, которая должна в процессе первоначальной установки Windows на компьютер, переделана в рабочую версию, соответственно установленному оборудованию на данном компьютере.

Windows имеет определенный набор универсальных драйверов (который постоянно пополняется с выходом новой версии ОС), позволяющих выполнить настройку всех компонентов системы. Справедливости ради следует сказать, что универсальные драйвера Windows далеко не всегда способны произвести оптимальную настройку того или иного устройства, что снижает производительность и стабильность работы всей компьютерной системы. Поэтому, все устройства поставляются со «своим» установочным ПО (как правило, на CD). При первоначальной установке нового устройства Windows может попросить вас установить в дисковод диск с соответствующими драйверами для правильной настройки нового устройства. Рекомендуется также следить за выходом новой версии драйверов (в которых исправлены ошибки, сделана оптимизация работы и проч.) для чипсета своей материнской платы и регулярно обновлять их.

Источник

Як відбувається завантаження ос windows

В данной статье я поэтапно опишу процесс загрузки операционных систем Windows XP, Vista и Seven. Хотя этот вопрос рассматривается в сети достаточно часто, не затронуть его я не могу. Подобная информация бывает очень полезна при диагностировании неисправности и восстановления работоспособности “умершей” ОСи.

Сегодня мы рассмотрим:

• Старт BIOS;
• Загрузку Windows XP;
• Загрузку Windows Vista/7.

Загрузка BIOS

BIOS – это набор микропрограмм, записанных в ПЗУ компьютера и служащих для инициализации устройств на материнской плате, их проверки и настройки, загрузки операционной системы.

При включении компьютера BIOS проверяет “железо” и если есть проблемы, то информирует нас звуковыми сигналами (набор длинных и коротких гудков). Вот таблица звуковых сигналов BIOS:

Если загрузка прервалась на этом этапе, то по сигналу находим вышедшую из строя деталь и заменяем. В случаях с оперативной памятью и видеокартами иногда помогает их извлечение и очистка контактов от пыли.

После проверки BIOS считывает настройки из CMOS и в соответствии с мини стартует загрузчик с указанного носителя (CD, HDD, Flash карта). Если загрузка производится с жёсткого диска, то система считывает первые 512 байт Master Boot Record (MBR) и передаёт ему управление.

Если MBR не найден, то загрузка останавливается. Восстановить MBR можно с помощью консоли восстановления Windows (Recovery Console) командой fixmbr.

Процесс загрузки Windows XP

Загрузкой Windows управляет NTLDR, который состоит из двух частей – первый StartUp переводит процессор в защищённый режим и стартует загрузчик ОС. Загрузчик содержит в себе основные функции для работы с дисками отформатированными в FAT*, NTFS и CDFS системы. Загрузчик считывает содержимое boot.ini и, в соответствии с его содержимым (количество ОС, диски на котором установленны и т.п.), продолжает загрузку. Если Windows была переведена в состояние гибернации, то NTLDR загружает в память компьютера файл hiberfil.sys и передаёт управление в ядро Windows. Если вы завершили работу компьютера простым выключением/перезагрузкой, то NTLDR загружает DOS’овский файл NTDETECT.COM, который строит список аппаратного обеспечения и загружает саму операционную систему Windows.

Если файл NTLDR удалён/перемещён/повреждён, то система не загрузится и выведет сообщение “NTLDR is missing. Press CTRL+ALT+DEL to restart“. Решить эту проблему можно в консоли восстановления Windows (Recovery Console) командой fixboot или скопировав NTLDR с рабочей системы в корень диска.

Перед загрузкой ядра, NTLDR выводит на экран опции запуска (Если была нажата клавиша F8, или работа системы была завершена аварийно). После выбора параметров запуска, стартует ядро системы – ntoskrnl.exe (мы видим анимацию из белых прямоугольников на чёрном экране). Далее загружается тип абстрактного уровня аппаратного обеспечения – HALL.DLL. Это нужно, чтобы ядро могло абстрагироваться от железа, оба файла находятся в директории System32. Далее загружается библиотека расширения ядра отладчика аппаратного обеспечения kdcom.dll и bootvid.dll, который загружает логотип Windows и индикатор статуса загрузки).

Одним из самых ответственных моментов является загрузка системного реестра config\system, очень часто система не может прочитать файл system и загрузка становится невозможна или начинается циклическая перезагрузка.

Источник

Процес завантаження Windows

Питання заняття

3.1. Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності (питання)

1. Що таке операційна система?

2. Назвіть основні функції, які виконує ОС.

3. Коли вийшла ОС Windows NT, у чому її достоїнства й недоліки?

4. У чому полягають особливості ОС Windows 2000?

5. Дайте характеристику Windows ХР.

3.2. Питання лекції

1. Процес завантаження.
2. Режими запуску Windows

3.3. Питання для взаємозв’язку

1. Описати процес завантаження.

1. Як увійти в меню додаткових опцій?
2. Які існують режими завантаження?
3. Що являє собою безпечний режим?

2. Що таке режим останньої вдалої конфігурації?

4. Підведення підсумків

5. Видача завдання для самостійної роботи студентів

Викладач: Богомазова О.В.

Включається тумблер живлення.

Блок живлення проводить самодіагностику. Коли всі електричні параметри в нормі БП посилає сигнал Power Good процесору. Час між включенням живлення й відходом сигналу звичайно 0.1-0.5 секунд.

Таймер мікропроцесора одержує сигнал Power Good. З одержанням цього сигналу таймер перестає посилати сигнал Reset процесору, дозволяючи тому ввімкнутися.

CPU починає виконувати код ROM BIOS. Процесор завантажує ROM BIOS починаючи з адреси FFFF:0000. По цій адресі прописаний тільки перехід на адресу справжнього коду BIOS ROM.

Система виконує початковий тест заліза. Кожна помилка, що зустрічається на цьому етапі повідомляється певними звуковими кодами, тому що відео система ще не ініціалізована.

BIOS шукає адаптери, які можуть зажадати завантаження свого BIOS-А. Самим типовим випадком у цьому випадку є відео карта. Завантажувальна процедура сканує пам’ять із адреси C000:0000 по C780:0000 для пошуку відео ROM. У такий спосіб завантажуються системи всіх адаптерів.

ROM BIOS перевіряє вимикання це або перезавантаження. Процедура два байти за адресою 0000:0472. Будь-яке значення відмінне від 1234h є свідченням «холодного» старту.

Якщо це включення ROM BIOS запускає повний POST (Power On Self Test). Якщо це перезавантаження, то з POST процедури виключається перевірка пам’яті.

Процедуру POST можна розділити на три компоненти:

Відео тест ініціалізує відео адаптер, тестует карту й відео пам’ять, показує конфігурацію або виниклі помилки.

Ідентифікація BIOS-А показує версію прошивання, виробника й дату.

Тест пам’яті перевіряє чипи пам’яті й підраховує розмір установленої пам’яті.

Помилки, які можуть виникнути в ході POST перевірки можна розділити на смертельні й не дуже :). У другому випадку вони показуються на екрані, але дозволяють продовжити процес завантаження. Ясно, що в першому випадку процес завантаження зупиняється, що звичайно супроводжується серією бип-кодів.

BIOS читає конфігураційну інформацію з CMOS.

Невелика область пам’яті (64 байт) харчується від батарейки на материнської плати. Саме головне для завантаження в ній — порядок, у якому повинні опрашиваться приводи, який з них повинен бути першим — дисковід, CD-ROM або вінчестер.

Якщо першим є жорсткий диск, BIOS перевіряє найперший сектор диска на наявність Master Boot Record (MBR). Для дисководу перевіряється Boot Record у першому секторі.

Master Boot Record — перший сектор на циліндрі 0, 0 головці, 512 байт розміром. Якщо вона перебуває, то завантажується на згадку за адресою 0000:7C00, потім перевіряється на правильну сигнатуру — два останніх байти повинні бути 55AAh. Відсутність MBR або цих перевірочних байт зупиняє процес завантаження й видає попередження. Сама MBR складається із двох частин — системного завантажника (partition loader або Boot loader), програми, що одержує керування при завантаженні із цього жорсткого диска; таблиці розділів (партиций), що містить інформацію про логічні диски, наявних на жорсткому диску.

Правильна MBR запис записується на згадку й керування передається її коду.

Процес установки декількох операційних систем на один комп’ютер звичайно заміняє оригінальний лоадер на свою програму, що дозволяє вибрати з якого диска робити інше завантаження.

Далі Boot Loader перевіряє таблицю партиций у пошуках активної. Завантажник далі шукає завантажувальний запис (Boot Record) на найпершому секторі роздягнула.

У цьому випадку Boot Record це ще 512 байт — таблиця з описом роздягнула (кількість байт у секторі, кількість секторів у кластері й т.п.) і перехід на перший файл операційної системи (IO.SYS в DOS).

Керування передається операційної системи. Як же вона працює, як проходить процес завантаження?

Boot Record перевіряється на правильність і якщо код зізнається правильним те код завантажувального сектора виконується як програма.

Завантаження Windows XP контролюється файлом NTLDR, що перебуває в кореневій директорії системного розділу. NTLDR працює в чотири прийоми:

Початкова фаза завантаження

У початковій фазі NTLDR перемикає процесор у захищений режим. Потім завантажує відповідний драйвер файлової системи для роботи з файлами будь-якої файлової системи, підтримуваної XP.

Якщо хто забув, то наша улюблена Вісь може працювати з FAT-16, FAT-32 і NTFS.

Якщо в кореневій директорії є BOOT.INI, той його зміст завантажується на згадку. Якщо в ньому є запису більш ніж про одну операційну систему, NTLDR припиняє роботу — показує меню з вибором і очікує уведення від користувача певний період часу.

Якщо такого файлу ні, то NTLDR продовжує завантаження з першої партиции першого диска, звичайно це C:\.

Якщо в процесі вибору користувач вибрав Windows NT, 2000 або XP, то перевіряється натискання F8 і показ відповідного меню з опціями завантаження.

Після кожного вдалого завантаження XP створює копію поточної комбінації драйверів і системних настроювань відому як Last Known Good Configuration. Цей колекцію можна використовувати для завантаження у випадку якщо якийсь новий пристрій вніс розлад у роботу операційної системи.

Якщо обрана операційна система XP, то NTLDR знаходить і завантажує DOS-Овскую програму NTDETECT.COM для визначення заліза, установленого в комп’ютері.

NTDETECT.COM будує список компонентів, що потім використовується в ключі HARDWARE вітки HKEY_LOCAL_MACHINE реєстру.

Якщо комп’ютер має більше одного профілю встаткування програма зупиняється з меню вибору конфігурації.

Після вибору конфігурації NTLDR починає завантаження ядра XP (NTOSKRNK.EXE).

У процесі завантаження ядра (але перед ініціалізацією) NTLDR залишається головним у керуванні комп’ютером. Екран очищається й унизу показується анімація з білих прямокутників. Крім ядра завантажується й Hardware Abstraction Layer (HAL.DLL), щоб ядро могло абстрагуватися від заліза. Обидва файли перебувають у директорії System32.

NTLDR завантажує драйвера пристроїв, позначені як завантажувальні. Завантаживши їх NTLDR передає керування комп’ютером далі.

Кожний драйвер має ключ в HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\Services. Якщо значення Start дорівнює SERVICE_BOOT_START, то пристрій уважається завантажувальним. Для кажого такого пристрою на екрані друкується крапка.

NTOSKRNL у процесі завантаження проходить через дві фази — так звану фазу 0 і фазу 1. Перша фаза инициализирует лише ту частину мікроядра й виконавчі підсистеми, що потрібно для роботи основних служб і продовження завантаження. На цьому етапі на екрані показується графічний екран зі статус баром.

XP дизейблит переривання в процесі фази 0 і включає їх тільки перед фазою 1. Викликається HAL для підготовки контролера переривань. Инициализируются Memory Manager, Object Manager, Security Reference Monitor і Process Manager. Фаза 1 починається коли HAL підготовляє систему для обробки переривань пристроїв. Якщо на комп’ютері встановлений більше один процесор вони инициализируются. Всі виконавчі підсистеми реинициализируются в наступному порядку:

Security Reference Monitor

Ініціалізація Менеджера уведення/Виводу починає процес завантаження всіх системних драйверів. З того моменту де зупинився NTLDR завантажуються драйвера по пріоритеті.

Збій у завантаженні драйвера може змусити XP перезавантажитися й спробувати відновити Last Known Good Configuration.

Останнє завдання фази 1 ініціалізації ядра — запуск Session Manager Subsystem (SMSS). Підсистема відповідальна за створення користувальницького оточення, що забезпечує інтерфейс NT.

SMSS працює в користувальницькому режимі, але у відмінності від інших додатків SMSS уважається довіреною частиною операційної системи й «рідним» додатком (використовує тільки виконавчі функції), що дозволяє їй запустити графічну підсистему й login.

SMSS завантажує win32k.sys — графічну підсистему.

Драйвер перемикає комп’ютер у графічний режим, SMSS стартує всі сервіси, які повинні автоматично запускатися при старті. Якщо всі пристрої й сервіси стартували вдало процес завантаження вважається вдалим і створюється Last Known Good Configuration.

Процес завантаження не вважається завершеним доти, поки користувач не залогинился в систему. Процес инициализируется файлом WINLOGON.EXE, що запускається як сервіс і підтримується Local Security Authority (LSASS.EXE), що і показує діалог входу в систему.

Це діалогове вікно показується приблизно тоді, коли Services Subsystem стартує мережну службу.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 1060 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник