Τι ακριβώς συμβαίνει όταν ενεργοποιείτε τον υπολογιστή σας;

Όταν ενεργοποιείτε έναν υπολογιστή, περνάει μια διαδικασία "εκκίνησης" - ένας όρος που προέρχεται από τη λέξη "bootstrap". Εδώ είναι τι συμβαίνει στο παρασκήνιο - είτε χρησιμοποιείτε ένα σύστημα Windows PC, Mac ή Linux.

Οι δυνατότητες υλικού είναι ενεργοποιημένες

Όταν πατάτε το κουμπί τροφοδοσίας, ο υπολογιστής τροφοδοτεί τα εξαρτήματά του - τη μητρική πλακέτα, την CPU, τους σκληρούς δίσκους, τις μονάδες SSD, τους επεξεργαστές γραφικών και οτιδήποτε άλλο στον υπολογιστή.

Το κομμάτι του υλικού που τροφοδοτεί ενέργεια είναι γνωστό ως "τροφοδοτικό". Μέσα σε ένα τυπικό επιτραπέζιο υπολογιστή, μοιάζει με ένα κιβώτιο στη γωνία της θήκης (το κίτρινο πράγμα στην εικόνα παραπάνω) και είναι όπου συνδέετε το AC καλώδιο τροφοδοσίας.

Η CPU φορτώνει το UEFI ή το BIOS

Τώρα που έχει ηλεκτρική ενέργεια, η CPU προετοιμάζεται και ψάχνει για ένα μικρό πρόγραμμα που τυπικά αποθηκεύεται σε ένα τσιπ στη μητρική πλακέτα.

Στο παρελθόν, ο υπολογιστής φόρτωσε κάτι που ονομάζεται BIOS (Basic Input / Output System). Σε σύγχρονους υπολογιστές, η CPU φορτώνει το firmware του UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Πρόκειται για μια σύγχρονη αντικατάσταση του παλαιού BIOS. Αλλά, για να το κάνει πιο συγκεχυμένο, ορισμένοι κατασκευαστές υπολογιστών εξακολουθούν να καλούν το λογισμικό UEFI "BIOS" ούτως ή άλλως.

Το UEFI ή το BIOS δοκιμάζει και αρχικοποιεί υλικό

Το firmware του BIOS ή του UEFI φορτώνει τις ρυθμίσεις διαμόρφωσης από μια ειδική θέση στη μητρική πλακέτα, παραδοσιακά, αυτό ήταν στη μνήμη που υποστηρίζεται από μια μπαταρία CMOS. Εάν αλλάξετε κάποιες ρυθμίσεις χαμηλού επιπέδου στην οθόνη BIOS ή UEFI, αυτό είναι όπου αποθηκεύονται οι προσαρμοσμένες ρυθμίσεις σας.

Η CPU τρέχει το UEFI ή το BIOS, το οποίο δοκιμάζει και προετοιμάζει το υλικό του συστήματός σας - συμπεριλαμβανομένης της ίδιας της CPU. Για παράδειγμα, αν ο υπολογιστής σας δεν διαθέτει μνήμη RAM, θα ηχεί και θα σας δείξει ένα σφάλμα, σταματώντας τη διαδικασία εκκίνησης. Αυτό είναι γνωστό ως διαδικασία POST (Power On Self Test).

Ενδέχεται να δείτε το λογότυπο του κατασκευαστή του υπολογιστή να εμφανίζεται στην οθόνη σας κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας και συχνά μπορείτε να πατήσετε ένα κουμπί για να αποκτήσετε πρόσβαση στην οθόνη ρυθμίσεων BIOS ή UEFI από εδώ. Ωστόσο, πολλοί σύγχρονοι υπολογιστές πετούν σε αυτή τη διαδικασία τόσο γρήγορα ώστε να μην ενοχλούν την εμφάνιση ενός λογότυπου και να έχουν πρόσβαση στην οθόνη ρύθμισης UEFI από το μενού "Επιλογές εκκίνησης των Windows".

Το UEFI μπορεί να κάνει περισσότερα από ό, τι απλά αρχικοποιεί το υλικό. είναι πραγματικά ένα μικροσκοπικό λειτουργικό σύστημα. Για παράδειγμα, οι επεξεργαστές Intel διαθέτουν τον Intel Management Engine. Αυτό παρέχει μια ποικιλία χαρακτηριστικών, συμπεριλαμβανομένης της τροφοδοσίας της τεχνολογίας Active Management της Intel, η οποία επιτρέπει την απομακρυσμένη διαχείριση των επιχειρησιακών προσωπικών υπολογιστών.

Το UEFI ή το BIOS απενεργοποιούνται σε μια συσκευή εκκίνησης

Αφού γίνει η δοκιμή και η προετοιμασία του υλικού σας, το UEFI ή το BIOS θα παραδώσει την ευθύνη για την εκκίνηση του υπολογιστή σας στον boot loader του λειτουργικού σας συστήματος.

Το UEFI ή το BIOS αναζητεί μια "συσκευή εκκίνησης" για την εκκίνηση του λειτουργικού σας συστήματος από. Αυτός είναι συνήθως ο σκληρός δίσκος του σκληρού δίσκου ή ο σκληρός δίσκος του υπολογιστή σας, αλλά μπορεί επίσης να είναι ένα CD, DVD, μονάδα USB ή τοποθεσία δικτύου. Η συσκευή εκκίνησης μπορεί να ρυθμιστεί από την οθόνη ρύθμισης UEFI ή BIOS. Εάν έχετε πολλαπλές συσκευές εκκίνησης, το UEFI ή το BIOS προσπαθεί να παραδώσει τις διαδικασίες εκκίνησης σε αυτές με τη σειρά που αναφέρονται. Έτσι, για παράδειγμα, εάν διαθέτετε ένα bootable DVD στη μονάδα οπτικού δίσκου, το σύστημα μπορεί να προσπαθήσει να ξεκινήσει από αυτό πριν προσπαθήσει να ξεκινήσει από τον σκληρό σας δίσκο.

Παραδοσιακά, ένα BIOS εξέτασε το MBR (master boot record), έναν ειδικό τομέα εκκίνησης στην αρχή ενός δίσκου. Το MBR περιέχει κώδικα που φορτώνει το υπόλοιπο λειτουργικό σύστημα, γνωστό ως bootloader. Το BIOS εκτελεί τον bootloader, ο οποίος τον μεταφέρει από εκεί και ξεκινάει την εκκίνηση του πραγματικού λειτουργικού συστήματος - Windows ή Linux, για παράδειγμα.

Οι υπολογιστές με UEFI μπορούν ακόμα να χρησιμοποιήσουν αυτή την μέθοδο εκκίνησης MBR παλαιού τύπου για την εκκίνηση ενός λειτουργικού συστήματος, αλλά συνήθως χρησιμοποιούν κάτι που ονομάζεται εκτελέσιμο αρχείο EFI. Αυτά δεν χρειάζεται να αποθηκεύονται στην αρχή ενός δίσκου. Αντίθετα, αποθηκεύονται σε κάτι που ονομάζεται "διαμέρισμα συστήματος EFI".

Ούτως ή άλλως, η αρχή είναι η ίδια - το BIOS ή το UEFI εξετάζει μια συσκευή αποθήκευσης στο σύστημά σας για να αναζητήσει ένα μικρό πρόγραμμα, είτε στο MBR είτε σε ένα διαμέρισμα συστήματος EFI, και το τρέχει. Εάν δεν υπάρχει συσκευή εκκίνησης με δυνατότητα εκκίνησης, η διαδικασία εκκίνησης αποτυγχάνει και θα δείτε ένα μήνυμα σφάλματος που το λέει στην οθόνη σας.

Στους σύγχρονους υπολογιστές, το firmware του UEFI διαμορφώνεται γενικά για "Secure Boot." Αυτό εξασφαλίζει ότι το λειτουργικό σύστημα που ξεκινά δεν έχει αλλοιωθεί και δεν θα φορτώσει κακόβουλο λογισμικό χαμηλού επιπέδου. Εάν είναι ενεργοποιημένη η λειτουργία "Ασφαλής εκκίνηση", το UEFI ελέγχει εάν ο bootloader είναι σωστά υπογεγραμμένος πριν το ξεκινήσετε.

Ο Bootloader φορτώνει το πλήρες λειτουργικό σύστημα

Ο bootloader είναι ένα μικρό πρόγραμμα που έχει το μεγάλο καθήκον εκκίνησης του υπόλοιπου λειτουργικού συστήματος. Τα Windows χρησιμοποιούν bootloader που ονομάζεται Boot Manager (Bootmgr.exe), τα περισσότερα συστήματα Linux χρησιμοποιούν το GRUB και οι Mac χρησιμοποιούν κάτι που ονομάζεται boot.efi.

Αν υπάρχει πρόβλημα με τον bootloader - για παράδειγμα, εάν τα αρχεία του είναι κατεστραμμένα στο δίσκο - θα δείτε ένα μήνυμα σφάλματος του bootloader και η διαδικασία εκκίνησης θα σταματήσει.

Ο bootloader είναι μόνο ένα μικρό πρόγραμμα και δεν χειρίζεται τη διαδικασία εκκίνησης μόνο του. Στα Windows, ο Διαχειριστής εκκίνησης των Windows εντοπίζει και ξεκινά τον φορτωτή λειτουργικού συστήματος των Windows. Ο φορτωτής OS φορτώνει τα βασικά προγράμματα οδήγησης υλικού που απαιτούνται για την εκτέλεση του πυρήνα - το βασικό μέρος του λειτουργικού συστήματος των Windows - και στη συνέχεια εκκινεί τον πυρήνα. Ο πυρήνας φορτώνει στη συνέχεια το μητρώο του συστήματος στη μνήμη και φορτώνει επίσης όλα τα πρόσθετα προγράμματα οδήγησης υλικού που έχουν επισημανθεί με "BOOT_START", που σημαίνει ότι πρέπει να φορτωθούν κατά την εκκίνηση. Ο πυρήνας των Windows εκκινεί στη συνέχεια τη διαδικασία διαχειριστή συνεδριών (Smss.exe), η οποία ξεκινά την περίοδο λειτουργίας του συστήματος και φορτώνει πρόσθετα προγράμματα οδήγησης. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται και τα Windows φορτώνουν τις υπηρεσίες φόντου καθώς και την οθόνη υποδοχής, η οποία σας επιτρέπει να συνδεθείτε.

Στο Linux, ο φορτωτής εκκίνησης GRUB φορτώνει τον πυρήνα του Linux. Ο πυρήνας ξεκινά επίσης το σύστημα init - το οποίο είναι συστηματικό στις πιο σύγχρονες διανομές Linux. Το σύστημα init διαχειρίζεται τις υπηρεσίες εκκίνησης και άλλες διεργασίες χρήστη που οδηγούν σε όλη τη διαδρομή σε μια γραμμή σύνδεσης.

Αυτή η διαδικασία είναι απλά ένας τρόπος να κάνεις τα πάντα σωστά φορτώνοντας πράγματα με τη σωστή σειρά.

Παρεμπιπτόντως, τα λεγόμενα "προγράμματα εκκίνησης" στην πραγματικότητα φορτώνονται όταν συνδέεστε στο λογαριασμό χρήστη, όχι όταν το σύστημα εκκινεί. Ωστόσο, ορισμένες υπηρεσίες παρασκηνίου (στα Windows) ή οι δαίμονες (σε Linux και MacOS) ξεκινούν στο παρασκήνιο όταν εκκινούν το σύστημα σας.

Η διαδικασία τερματισμού λειτουργίας είναι επίσης πολύ ενδιαφέρουσα. Ακολουθεί ακριβώς αυτό που συμβαίνει όταν κλείνετε ή αποσυνδέεστε από έναν υπολογιστή με Windows.

Image Credit: Suwan Waenlor / Shutterstock.com, DR-images / Shutterstock.com,