Що саме відбувається, коли ви включаєте комп'ютер?

Коли ви працюєте на комп'ютері, він проходить процес завантаження - термін, який походить від слова "bootstrap". Ось що відбувається у фоновому режимі - чи використовуєте ви Windows PC, Mac або Linux.

Апаратні засоби увімкнено

Коли ви натискаєте кнопку живлення, комп'ютер подає живлення на його компоненти - материнську плату, процесор, жорсткі диски, твердотільні накопичувачі, графічні процесори та все інше на комп'ютері.

Апаратне забезпечення, яке постачає енергію, відоме як "блок живлення". Всередині типового настільного ПК він виглядає як коробка на розі корпусу (жовта річ на малюнку вище), і там, де ви підключаєте AC Шнур живлення.

CPU Завантажує UEFI або BIOS

Тепер, коли він має електроенергію, CPU ініціалізує себе і шукає невелику програму, яка зазвичай зберігається в чіпі на материнській платі.

У минулому ПК завантажував щось під назвою BIOS (Basic Input / Output System). На сучасних комп'ютерах процесор завантажує мікропрограму UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Це сучасна заміна старого BIOS. Але для того, щоб зробити його додатковим заплутаним, деякі виробники ПК все одно дзвонять своє програмне забезпечення UEFI “BIOS”.

UEFI або BIOS перевіряє та ініціалізує обладнання

Прошивка BIOS або UEFI завантажує налаштування конфігурації з особливого місця на материнській платі - традиційно, це було в пам'яті, підкріпленій акумулятором CMOS. Якщо змінити деякі налаштування низького рівня на екрані налаштувань BIOS або UEFI, тут зберігаються власні налаштування.

CPU запускає UEFI або BIOS, який перевіряє і ініціалізує апаратне забезпечення системи, включаючи сам процесор. Наприклад, якщо ваш комп'ютер не має оперативної пам'яті, він подасть звуковий сигнал і покаже вам помилку, зупинивши процес завантаження. Це відоме як процес POST (Power On Self Test).

Ви можете побачити логотип виробника ПК на екрані під час цього процесу, і ви можете часто натискати кнопку для доступу до екрана налаштувань BIOS або UEFI. Проте багато сучасних ПК проходять через цей процес настільки швидко, що вони не турбуються про відображення логотипу і вимагають доступу до свого екрана налаштування UEFI з меню Параметри завантаження Windows.

UEFI може зробити набагато більше, ніж просто ініціалізувати апаратні засоби; це дійсно крихітна операційна система. Наприклад, процесори Intel мають Intel Management Engine. Це надає безліч функцій, включаючи живлення Intel Active Management Technology, що дозволяє віддалено керувати бізнес-комп'ютерами.

UEFI або BIOS відключаються до пристрою завантаження

Після завершення тестування та ініціалізації вашого обладнання, UEFI або BIOS передадуть відповідальність за завантаження комп'ютера на завантажувач операційної системи.

UEFI або BIOS шукає "завантажувальний пристрій" для завантаження операційної системи. Зазвичай це жорсткий диск вашого комп'ютера або твердотільний накопичувач, але також може бути компакт-диск, DVD-диск, USB-пристрій або мережеве розташування. Завантажувальний пристрій можна налаштувати у вікні налаштування UEFI або BIOS. Якщо у вас є кілька завантажувальних пристроїв, UEFI або BIOS намагаються передавати їм процес запуску в порядку, у якому вони вказані. Наприклад, якщо у вашому оптичному диску є завантажувальний DVD-диск, система може спробувати почати з цього, перш ніж він спробує почати з вашого жорсткого диска.

Традиційно BIOS розглядав MBR (master boot record), спеціальний завантажувальний сектор на початку диска. MBR містить код, який завантажує решту операційної системи, відомий як "завантажувач". BIOS виконує завантажувач, який бере його звідти і починає завантаження реальної операційної системи-Windows або Linux, наприклад.

Комп'ютери з UEFI все ще можуть використовувати цей старий метод завантаження MBR для завантаження операційної системи, але вони зазвичай використовують щось, зване EFI виконуваним файлом. Вони не повинні зберігатися на початку диску. Натомість вони зберігаються на те, що називається "системним розділом EFI".

У будь-якому випадку принцип такий самий - BIOS або UEFI досліджує запам'ятовуючий пристрій у вашій системі для пошуку невеликої програми, або в MBR, або на системному розділі EFI, і запускає її. Якщо немає завантажувального завантажувального пристрою, процес завантаження завершується невдало, і на дисплеї з'явиться повідомлення про помилку.

На сучасних ПК прошивка UEFI зазвичай налаштована для “Secure Boot”. Це гарантує, що операційна система, яку вона запускає, не піддавалася і не завантажувала шкідливе програмне забезпечення низького рівня. Якщо увімкнено захищене завантаження, UEFI перевіряє, чи правильно підписаний завантажувач перед його запуском.

Завантажувач завантажує повну ОС

Завантажувач - це невелика програма, яка має велике завдання завантаження решти операційної системи. Windows використовує завантажувач з назвою Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), більшість систем Linux використовують GRUB, а Mac використовують те, що називається boot.efi.

Якщо проблема з завантажувачем - наприклад, якщо її файли пошкоджені на диску, - з'явиться повідомлення про помилку завантажувача, і процес завантаження припиниться.

Завантажувач - це лише одна невелика програма, і вона сама не справляється з процесом завантаження. У Windows менеджер завантаження Windows знаходить і запускає завантажувач ОС Windows. Завантажник ОС завантажує важливі драйвери апаратного забезпечення, необхідні для запуску ядра - основної частини операційної системи Windows, а потім запускає ядро. Після цього ядро ​​завантажує системний реєстр у пам'ять, а також завантажує додаткові драйвери, позначені “BOOT_START”, що означає, що вони повинні бути завантажені під час завантаження. Ядро Windows потім запускає процес керування сеансами (Smss.exe), який запускає системний сеанс і завантажує додаткові драйвери. Цей процес триває, і Windows завантажує фонові служби, а також вікно привітання, що дозволяє ввійти.

У Linux завантажувач завантажує ядро ​​Linux. Ядро також запускає систему init - це systemd на більшості сучасних дистрибутивів Linux. Система init обробляє запуску служб та інші процеси користувача, які ведуть до запрошення на вхід.

Цей залучений процес - це тільки спосіб зробити все правильно завантаженим, виконуючи речі в правильному порядку.

До речі, так звані «програми запуску» фактично завантажуються, коли ви входите в обліковий запис користувача, а не коли завантажується система. Але деякі фонові служби (у Windows) або демони (у Linux та macOS) запускаються у фоновому режимі під час завантаження системи.

Процес вимкнення дуже задіяний. Ось що саме відбувається, коли ви вимикаєте або виписуєте ПК з Windows.

Зображення: Suwan Waenlor / Shutterstock.com, DR-images / Shutterstock.com,