Ieslēdzot datoru, tas iziet “sāknēšanas” procesu — šis termins nāk no vārda “bootstrap”. Lūk, kas notiek fonā — neatkarīgi no tā, vai izmantojat Windows PC, Mac vai Linux sistēmu.
Aparatūra tiek ieslēgta
Nospiežot barošanas pogu, dators piegādā strāvu tā komponentiem — mātesplatei, centrālajam procesoram, cietajiem diskiem, cietvielu diskdziņiem, grafikas procesoriem un visam pārējam datorā.
Aparatūras daļa, kas nodrošina barošanu, ir pazīstama kā „barošanas avots”. Parasta galddatora iekšpusē tas izskatās kā kaste korpusa stūrī (dzeltenā lieta attēlā iepriekš), un tur ir jāpievieno maiņstrāvas vads.
CPU ielādē UEFI vai BIOS
Tagad, kad tam ir elektrība, centrālais procesors inicializē sevi un meklē nelielu programmu, kas parasti tiek saglabāta mātesplates mikroshēmā.
Agrāk datorā tika ielādēts kaut kas, ko sauc par BIOS (pamata ievades/izvades sistēma). Mūsdienu datoros CPU tā vietā ielādē UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) programmaparatūru. Šis ir moderns vecā stila BIOS aizstājējs. Taču, lai tas būtu īpaši mulsinoši, daži datoru ražotāji savu UEFI programmatūru joprojām sauc par “BIOS”.
UEFI vai BIOS pārbauda un inicializē aparatūru
BIOS vai UEFI programmaparatūra ielādē konfigurācijas iestatījumus no īpašas vietas mātesplatē — tradicionāli tas tika saglabāts atmiņā, izmantojot CMOS akumulatoru. Ja BIOS vai UEFI iestatījumu ekrānā maināt dažus zema līmeņa iestatījumus, šeit tiek saglabāti jūsu pielāgotie iestatījumi.
CPU darbina UEFI vai BIOS, kas pārbauda un inicializē jūsu sistēmas aparatūru, tostarp pašu centrālo procesoru. Piemēram, ja jūsu datoram nav RAM, tas pīkstēs un parādīs kļūdu, apturot sāknēšanas procesu. Tas ir pazīstams kā POST (Power On Self Test) process.
Šī procesa laikā ekrānā var parādīties datora ražotāja logotips, un bieži vien varat nospiest pogu, lai no šejienes piekļūtu BIOS vai UEFI iestatījumu ekrānam. Tomēr daudzi mūsdienu personālie datori šo procesu veic tik ātri, ka tiem nav jārāda logotips un ir jāpiekļūst savam UEFI iestatījumu ekrānam no Windows sāknēšanas opciju izvēlnes.
UEFI var darīt daudz vairāk, nekā tikai inicializēt aparatūru; tā tiešām ir maza operētājsistēma. Piemēram, Intel CPU ir Intel Management Engine. Tas nodrošina dažādas funkcijas, tostarp Intel Active Management tehnoloģiju, kas ļauj attālināti pārvaldīt biznesa datorus.
UEFI vai BIOS pāriet uz sāknēšanas ierīci
Pēc aparatūras testēšanas un inicializācijas UEFI vai BIOS nodos atbildību par datora palaišanu operētājsistēmas sāknēšanas ielādētājam.
UEFI vai BIOS meklē “sāknēšanas ierīci”, no kuras palaist operētājsistēmu. Parasti tas ir datora cietais disks vai cietvielu diskdzinis, taču tas var būt arī kompaktdisks, DVD disks, USB disks vai tīkla atrašanās vieta. Sāknēšanas ierīci var konfigurēt UEFI vai BIOS iestatīšanas ekrānā. Ja jums ir vairākas sāknēšanas ierīces, UEFI vai BIOS mēģina tām nodot startēšanas procesu sarakstā norādītajā secībā. Piemēram, ja jūsu optiskajā diskdzinī ir sāknējams DVD disks, sistēma var mēģināt sākt no tā, pirms tā mēģina palaist no jūsu cietā diska.
Tradicionāli BIOS aplūkoja MBR (master boot record), īpašu sāknēšanas sektoru diska sākumā. MBR satur kodu, kas ielādē pārējo operētājsistēmu, kas pazīstams kā “sāknēšanas ielādētājs”. BIOS izpilda sāknēšanas ielādētāju, kas to paņem no turienes un sāk palaist faktisko operētājsistēmu, piemēram, Windows vai Linux.
Datori ar UEFI joprojām var izmantot šo vecā stila MBR sāknēšanas metodi, lai palaistu operētājsistēmu, taču parasti tā vietā tiek izmantots kaut kas, ko sauc par EFI izpildāmo failu. Tie nav jāuzglabā diska sākumā. Tā vietā tie tiek glabāti kaut ko sauc par „EFI sistēmas nodalījumu”.
Jebkurā gadījumā princips ir vienāds — BIOS vai UEFI pārbauda jūsu sistēmas atmiņas ierīci, lai meklētu nelielu programmu MBR vai EFI sistēmas nodalījumā, un palaiž to. Ja nav sāknējamas sāknēšanas ierīces, sāknēšanas process neizdodas, un displejā tiks parādīts kļūdas ziņojums ar to.
Mūsdienu personālajos datoros UEFI programmaparatūra parasti ir konfigurēta drošai sāknēšanai. Tas nodrošina, ka operētājsistēma, kuru tā palaiž, nav bojāta un neielādēs zema līmeņa ļaunprātīgu programmatūru. Ja ir iespējota drošā sāknēšana, UEFI pirms tā palaišanas pārbauda, vai sāknēšanas ielādētājs ir pareizi parakstīts.
Sāknēšanas ielādētājs ielādē pilnu OS
Sāknēšanas ielādētājs ir neliela programma, kuras galvenais uzdevums ir palaist pārējo operētājsistēmu. Operētājsistēmā Windows tiek izmantots sāknēšanas ielādētājs ar nosaukumu Windows sāknēšanas pārvaldnieks (Bootmgr.exe), lielākā daļa Linux sistēmu izmanto GRUB, un Mac datoros tiek izmantots boot.efi.
Ja rodas problēma ar sāknēšanas ielādētāju, piemēram, ja tā faili diskā ir bojāti, tiks parādīts sāknēšanas ielādētāja kļūdas ziņojums un sāknēšanas process tiks apturēts.
Sāknēšanas ielādētājs ir tikai viena maza programma, un tā pati neapstrādā sāknēšanas procesu. Operētājsistēmā Windows Windows sāknēšanas pārvaldnieks atrod un startē Windows OS ielādētājs. OS ielādētājs ielādē svarīgus aparatūras draiverus, kas nepieciešami kodola (Windows operētājsistēmas galvenās daļas) palaišanai, un pēc tam palaiž kodolu. Kodols pēc tam ielādē sistēmas reģistru atmiņā un arī visus papildu aparatūras draiverus, kas ir atzīmēti ar “BOOT_START”, kas nozīmē, ka tie ir jāielādē sāknēšanas laikā. Pēc tam Windows kodols palaiž sesiju pārvaldnieka procesu (Smss.exe), kas sāk sistēmas sesiju un ielādē papildu draiverus. Šis process turpinās, un Windows ielādē fona pakalpojumus, kā arī sveiciena ekrānu, kas ļauj pierakstīties.
Operētājsistēmā Linux GRUB sāknēšanas ielādētājs ielādē Linux kodolu. Kodols palaiž arī init sistēmu, kas ir ierīkota lielākajā daļā mūsdienu Linux izplatījumu. Init sistēma apstrādā pakalpojumu palaišanu un citus lietotāja procesus, kas noved pie pieteikšanās uzvednes.
Šis iesaistītais process ir tikai veids, kā visu pareizi ielādēt, darot lietas pareizā secībā.
Starp citu, tā sauktās “startēšanas programmas” faktiski tiek ielādētas, kad pierakstāties savā lietotāja kontā, nevis sistēmas sāknēšanas laikā. Taču daži fona pakalpojumi (operētājsistēmā Windows) vai dēmoni (operētājsistēmās Linux un macOS) tiek palaisti fonā, kad sistēma tiek sāknēta.
Arī izslēgšanas process ir diezgan iesaistīts. Lūk, kas notiek, kad izslēdzat Windows datoru vai izrakstāties no tā.
Attēla kredīts: Suvans Venlors/Shutterstock.com, DR attēli/Shutterstock.com,