Когда вы включаете компьютер, он выполняет “загрузку” – термин, происходящий от слова “начальная загрузка”. Вот что происходит в фоновом режиме, независимо от того, используете ли вы систему Windows, Mac или Linux.
Включение оборудования
Когда вы нажимаете кнопку питания, компьютер подает питание на свои компоненты: материнскую плату, ЦП, жесткие диски, HDD, графических процессоров и всего остального в компьютере.
Оборудование, обеспечивающее питание, называется блоком питания. Внутри типичного настольного ПК он выглядит как коробка в углу корпуса (желтая деталь на картинке выше), и к ней подключается кабель 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. .
В прошлом ПК загружал что-то под названием BIOS (базовая система ввода-вывода) На современных ПК процессор загружает UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) вместо встроенного ПО. Это современная замена BIOS старого образца. Но, чтобы сделать это еще более запутанным, некоторые производители ПК по-прежнему называют свое программное обеспечение UEFI “BIOS” в любом случае.
UEFI или BIOS тестирует и инициализирует оборудование
Прошивка BIOS или UEFI загружает параметры конфигурации из специального места на материнской плате—традиционно это резервное копирование в память с помощью CMOS батареи. Если вы измените некоторые низкоуровневые настройки на экране настроек BIOS или UEFI, здесь будут храниться ваши пользовательские настройки.
ЦП запускает UEFI или BIOS, которые тестируют и инициализируют вашу систему. оборудование, включая сам ЦП. Например, если на вашем компьютере нет оперативной памяти, он издаст звуковой сигнал и покажет вам ошибку, остановив процесс загрузки. Это называется процессом POST (самопроверка при включении питания).
Во время этого процесса на экране может появиться логотип производителя ПК, и часто можно нажать кнопку, чтобы получить доступ к Экран настроек BIOS или UEFI отсюда. Однако многие современные ПК проходят этот процесс так быстро, что не удосуживаются отобразить логотип и требуют доступа к экрану настроек UEFI с меню параметров загрузки Windows.
UEFI может делать гораздо больше, чем просто инициализировать оборудование; это действительно крошечная операционная система. Например, процессоры Intel имеют Intel Management Engine. Это обеспечивает множество функций, в том числе технологию Active Management от Intel, которая позволяет удаленно управлять бизнес-ПК.
UEFI или BIOS доступ к загрузочному устройству
После завершения тестирования и инициализации вашего оборудования UEFI или BIOS передают ответственность за загрузку вашего ПК загрузчику вашей операционной системы.
UEFI или BIOS ищет “загрузочное устройство” для загрузки операционной системы. Обычно это жесткий диск вашего компьютера или твердотельный накопитель, но также может быть CD, DVD , USB-накопитель или расположение в сети. Загрузочное устройство настраивается 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 Таким образом, например, если у вас есть загрузочный DVD-диск в дисководе для оптических дисков, система может попытаться загрузиться с него до того, как попытается загрузиться с жесткого диска.
Традиционно BIOS смотрел на MBR (основная загрузочная запись), специальный загрузочный сектор в начале диска. MBR содержит код, который загружает остальную часть операционной системы, известный как «загрузчик». BIOS выполняет загрузчик, который берет его оттуда и начинает загрузку фактической операционной системы, например Windows или Linux.
Компьютеры с UEFI все еще могут использовать этот метод загрузки MBR в старом стиле для загрузки. операционная система, но вместо этого они обычно используют что-то, называемое исполняемым файлом EFI. Их не обязательно хранить в начале диска. Вместо этого они хранятся на так называемом “системный раздел EFI.”
В любом случае, принцип один и тот же— UEFI проверяет устройство хранения в вашей системе на наличие небольшой программы либо в MBR, либо в системном разделе EFI, и запускает ее. Если загрузочного загрузочного устройства нет, процесс загрузки завершится ошибкой, и вы увидите сообщение об ошибке на дисплее.
На современных ПК прошивка UEFI обычно настроена для “Безопасная загрузка.” Это гарантирует, что операционная система, которую он запускает, не была подделана и не будет загружать низкоуровневое вредоносное ПО. Если безопасная загрузка включена, UEFI проверяет правильность подписи загрузчика перед его запуском.
Загрузчик загружает полную ОС
Загрузчик — это небольшая программа, основная задача которой — загрузить остальную часть операционной системы. В Windows используется загрузчик Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), в большинстве систем Linux используется GRUB, а компьютеры Mac используют то, что называется boot.efi.
Если есть проблема с загрузчиком, например, если его файлы повреждены на диске—вы увидите сообщение об ошибке загрузчика, и процесс загрузки будет остановлен.
Загрузчик — это всего лишь одна небольшая программа, и он не обрабатывает процесс загрузки сам по себе. В Windows диспетчер загрузки Windows находит и запускает загрузчик ОС Windows Загрузчик ОС загружает основные аппаратные драйверы, необходимые для запуска ядра — основной части операционной системы Windows — и затем запускает ядро. Затем ядро загружает системный реестр в память. а также загружает любые дополнительные драйверы оборудования, помеченные “BOOT_START,” что означает, что они должны быть загружены 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, которая представляет собой systemd в большинстве современных дистрибутивов Linux. Система инициализации обрабатывает запуск служб и других пользовательских процессов, которые ведут к подсказке входа в систему.
Этот сложный процесс — просто способ заставить все загружаться правильно, выполняя действия в правильном порядке.
Кстати, так называемый “автозапуск программ” на самом деле загружаются при входе в свою учетную запись пользователя, а не при загрузке системы. Но некоторые фоновые службы (в Windows) или демоны (в Linux и macOS) запускаются в в фоновом режиме при загрузке системы.
