Назначение и состав операционной системы компьютера, загружающего компьютер

Обновлено: 04.07.2024

Раздел 404 Закона Сарбейнса-Оксли (SOX) требует, чтобы все публичные компании установили внутренний контроль и процедуры.

Закон о защите конфиденциальности детей в Интернете от 1998 года (COPPA) – это федеральный закон, который налагает особые требования на операторов доменов .

План North American Electric Reliability Corporation по защите критически важной инфраструктуры (NERC CIP) представляет собой набор стандартов.

Стандарт безопасности данных платежных приложений (PA-DSS) – это набор требований, призванных помочь поставщикам программного обеспечения в разработке безопасных .

Взаимная аутентификация, также называемая двусторонней аутентификацией, представляет собой процесс или технологию, в которой оба объекта обмениваются данными .

Экранированная подсеть или брандмауэр с тройным подключением относится к сетевой архитектуре, в которой один брандмауэр используется с тремя сетями .

Медицинская транскрипция (МТ) – это ручная обработка голосовых сообщений, продиктованных врачами и другими медицинскими работниками.

Электронное отделение интенсивной терапии (eICU) — это форма или модель телемедицины, в которой используются самые современные технологии.

Защищенная медицинская информация (PHI), также называемая личной медицинской информацией, представляет собой демографическую информацию, медицинскую .

Снижение рисков – это стратегия подготовки к угрозам, с которыми сталкивается бизнес, и уменьшения их последствий.

Отказоустойчивая технология — это способность компьютерной системы, электронной системы или сети обеспечивать бесперебойное обслуживание.

Синхронная репликация — это процесс копирования данных по сети хранения, локальной или глобальной сети, поэтому .

Коэффициент усиления записи (WAF) – это числовое значение, представляющее объем данных, передаваемых контроллером твердотельного накопителя (SSD) .

API облачного хранилища — это интерфейс прикладного программирования, который соединяет локальное приложение с облачным хранилищем.

Интерфейс управления облачными данными (CDMI) – это международный стандарт, определяющий функциональный интерфейс, используемый приложениями.

GCFGlobal Logo

поиск меню

Логотип Goodwill

Урок 8. Общие сведения об операционных системах

Что такое операционная система?

Операционная система — это самое важное программное обеспечение, работающее на компьютере. Он управляет памятью и процессами компьютера, а также всем его программным и аппаратным обеспечением. Это также позволяет вам общаться с компьютером, не зная, как говорить на языке компьютера. Без операционной системы компьютер бесполезен.

Посмотрите видео ниже, чтобы узнать больше об операционных системах.

Ищете старую версию этого видео? Вы все еще можете просмотреть его здесь.

Работа операционной системы

Операционная система (ОС) вашего компьютера управляет всем программным и аппаратным обеспечением компьютера. В большинстве случаев одновременно работает несколько различных компьютерных программ, и всем им требуется доступ к центральному процессору (ЦП), памяти и хранилищу вашего компьютера. Операционная система координирует все это, чтобы убедиться, что каждая программа получает то, что ей нужно.

Типы операционных систем

Операционные системы обычно предустановлены на любом компьютере, который вы покупаете. Большинство людей используют операционную систему, которая поставляется с их компьютером, но можно обновить или даже изменить операционную систему. Тремя наиболее распространенными операционными системами для персональных компьютеров являются Microsoft Windows, macOS и Linux.

Современные операционные системы используют графический пользовательский интерфейс, или GUI (произносится как липкий). Графический пользовательский интерфейс позволяет использовать мышь для нажатия значков, кнопок и меню, и все четко отображается на экране с использованием комбинации графики и текста.

показ примера графического пользовательского интерфейса
< /p>

Графический интерфейс каждой операционной системы имеет свой внешний вид, поэтому, если вы переключитесь на другую операционную систему, поначалу он может показаться вам незнакомым. Однако современные операционные системы разработаны так, чтобы ими было легко пользоваться, и большинство основных принципов остались прежними.

Майкрософт Windows

Microsoft создала операционную систему Windows в середине 1980-х годов. Было много разных версий Windows, но самыми последними из них являются Windows 10 (выпущена в 2015 г.), Windows 8 (2012 г.), Windows 7 (2009 г.) и Windows Vista (2007 г.).Windows предустанавливается на большинство новых ПК, что делает ее самой популярной операционной системой в мире.

просмотр операционной системы Windows

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашими руководствами по основам Windows и конкретным версиям Windows.

macOS

macOS (ранее называвшаяся OS X) – это линейка операционных систем, созданных Apple. Он предварительно загружен на все компьютеры Macintosh или Mac. Некоторые из конкретных версий включают Mojave (выпущена в 2018 г.), High Sierra (2017 г.) и Sierra (2016 г.).

Согласно глобальной статистике StatCounter, на пользователей macOS приходится менее 10 % глобальных операционных систем, что намного меньше, чем процент пользователей Windows (более 80 %). Одна из причин этого заключается в том, что компьютеры Apple, как правило, дороже. Однако многие люди предпочитают внешний вид macOS Windows.

просмотр операционной системы Mac

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с нашим руководством по основам macOS.

Линукс

Linux (произносится как LINN-ux) — это семейство операционных систем с открытым исходным кодом, что означает, что их может модифицировать и распространять кто угодно по всему миру. Это отличается от проприетарного программного обеспечения, такого как Windows, которое может быть изменено только компанией, которой оно принадлежит. Преимущества Linux в том, что он бесплатный и существует множество различных дистрибутивов или версий, из которых вы можете выбирать.

Согласно глобальной статистике StatCounter, на пользователей Linux приходится менее 2% глобальных операционных систем. Однако большинство серверов работают под управлением Linux, поскольку его относительно легко настроить.

Чтобы узнать больше о различных дистрибутивах Linux, посетите веб-сайты Ubuntu, Linux Mint и Fedora или обратитесь к нашим ресурсам Linux. Более полный список можно найти в списке лучших дистрибутивов Linux от MakeUseOf.

Операционные системы для мобильных устройств

Операционные системы, о которых мы говорили до сих пор, были разработаны для работы на настольных и портативных компьютерах. Мобильные устройства, такие как телефоны, планшетные компьютеры и MP3-плееры, отличаются от настольных и портативных компьютеров, поэтому на них работают операционные системы, разработанные специально для мобильных устройств. Примеры мобильных операционных систем включают Apple iOS и Google Android. На снимке экрана ниже вы видите iOS, работающую на iPad.

просмотр операционных систем для мобильных устройств

Операционные системы для мобильных устройств, как правило, не так полнофункциональны, как системы для настольных компьютеров и ноутбуков, и они не могут запускать одно и то же программное обеспечение. Тем не менее, вы по-прежнему можете делать с ними множество вещей, например смотреть фильмы, просматривать веб-страницы, управлять своим календарем и играть в игры.

Чтобы узнать больше о мобильных операционных системах, ознакомьтесь с нашими руководствами по мобильным устройствам.

Операционную систему иногда называют «первой программой», позволяющей запускать другие программы. Однако обычно он хранится в виде файла (или, чаще, набора файлов) на диске. Как запускается эта «первая» программа?

PDP-11 /70 передняя панель

Передняя панель PDP–11/70

Операционная система загружается в процессе начальной загрузки, более кратко известном как загрузка. Загрузчик — это программа, задачей которой является загрузка более крупной программы, например операционной системы.

Когда вы включаете компьютер, его память обычно не инициализируется. Следовательно, нечего бегать. Ранние компьютеры имели аппаратное обеспечение, которое позволяло оператору нажатием кнопки загружать последовательность байтов с перфокарт, перфоленты или ленточного накопителя. Переключатели на передней панели компьютера будут определять источник данных и целевой адрес памяти. В некоторых случаях программное обеспечение загрузчика было жестко подключено как энергонезависимая память (на ранних компьютерах это была сетка проводов с разрезами в соответствующих местах, где требовался 0-бит).

В ранних системах миникомпьютеров и микрокомпьютеров оператор компьютера использовал переключатели на передней панели компьютера, чтобы переключать код для загрузки более крупной программы, программируя каждую ячейку памяти, а затем запуская программу. Эта программа может делать что-то простое, например считывать последовательные байты в память с бумажной ленты, прикрепленной к телетайпу.

В более поздних системах постоянная память будет содержать небольшой загрузчик, обладающий базовыми интеллектуальными возможностями для чтения, скажем, первого сектора (512 байт) диска.

Поскольку эта первоначальная программа должна была быть как можно меньше, она должна была иметь минимальные возможности. Часто случалось, что загрузчик загружал другой загрузчик, называемый загрузчиком второго этапа, который был более сложным. Этот загрузчик второго этапа будет иметь проверку ошибок, среди возможных других функций, таких как предоставление пользователю выбора операционных систем для загрузки, возможность загрузки диагностического программного обеспечения или включение диагностических режимов в операционной системе. Этот многоэтапный загрузчик, когда загрузчик загружает больший загрузчик, называется цепной загрузкой.

Загрузчик часто выполняет некоторую инициализацию ядра системного оборудования, а затем загружает операционную систему. После загрузки операционной системы загрузчик передает ей управление и больше не нужен. Операционная система сама инициализируется, настроит системное оборудование (например, настроит управление памятью, установит таймеры, установит прерывания) и при необходимости загрузит драйверы устройств.

Чтобы конкретизировать пример процесса загрузки, давайте взглянем на 32-разрядные Intel-совместимые ПК (через некоторое время мы перейдем к 64-разрядным системам). Эта архитектура известна как IA-32 (32-разрядная архитектура Intel) и определяет набор инструкций большинства микропроцессоров Intel, начиная с Intel 80386, представленного в 1986 году. Она по-прежнему поддерживается в новейших процессорах Intel.

Ожидается, что ПК на базе IA-32 будет иметь BIOS (базовую систему ввода/вывода, которая включает прошивку загрузчика) в энергонезависимой памяти (в прошлом ПЗУ и флэш-память NOR в наши дни). BIOS является потомком BIOS ранних систем CP/M, поскольку содержит низкоуровневые функции для доступа к некоторым базовым системным устройствам, таким как дисковый ввод-вывод, чтение с клавиатуры и доступ к видеодисплею. Он также содержит код для загрузки загрузчика этапа 1.

Когда ЦП сбрасывается при запуске, компьютер начинает выполнение в ячейке памяти 0xffff0 (архитектура IA–32 использует форму адресации сегмент:смещение; сегмент кода устанавливается на 0xf000, а указатель инструкции устанавливается на fff0 ) .

Процессор запускается в реальном режиме, что дает ему доступ только к 20-битному адресному пространству памяти и обеспечивает прямой доступ к вводу-выводу, прерываниям и памяти (в игру вступают 32-битная адресация и виртуальная память). при переключении процессора в защищенный режим). Адрес 0xffff0 фактически находится в конце ПЗУ BIOS и содержит инструкцию перехода в область BIOS, содержащую код запуска.

При запуске BIOS выполняет следующую последовательность действий:

  1. Самопроверка при включении питания (POST)
  2. Определить BIOS видеокарты (чипа) и выполнить его код для инициализации видеооборудования.
  3. Обнаружение любых других BIOS устройств и вызов их функций инициализации
  4. Отображение начального экрана BIOS
  5. Выполните краткий тест памяти (узнайте, сколько памяти в системе)
  6. Установите параметры памяти и накопителя
  7. Настройка устройств Plug & Play (обычно устройств с шиной PCI)
  8. Назначить ресурсы (каналы DMA и IRQ)
  9. Определить загрузочное устройство

Когда BIOS идентифицирует загрузочное устройство (обычно это один из нескольких дисков, помеченных как загрузочный диск), он считывает блок 0 с этого устройства в ячейку памяти 0x7c00 и переходит туда.

Этап 1: основная загрузочная запись

  • Загрузчик первого этапа (≤ 440 байт)
  • Подпись диска (4 байта)
  • Таблица разделов диска, которая определяет отдельные области диска (16 байт на раздел × 4 раздела)

Этап 2: Загрузочная запись тома

После того как BIOS передает управление началу MBR, который был загружен в память, код MBR сканирует свою таблицу разделов и загружает загрузочную запись тома (VBR) для этого раздела. VBR — это последовательность последовательных блоков, начиная с первого блока диска назначенного раздела. Первый блок VBR идентифицирует тип и размер раздела и содержит начальный загрузчик программы (IPL), который представляет собой код, загружающий дополнительные блоки, составляющие загрузчик второй ступени. В системах, производных от Windows NT (например, Windows Server 2012, Windows 8), IPL загружает программу NTLDR, которая затем загружает операционную систему.

Одна из причин, по которой низкоуровневым загрузчикам сложно загрузить полную ОС, особенно такую, которая может состоять из нескольких файлов, заключается в том, что для этого требуется возможность анализировать структуру файловой системы. Это означает понимание того, как располагаются каталоги и имена файлов и как найти блоки данных, соответствующие конкретному файлу. Без большого количества кода гораздо проще просто читать последовательные блоки.Загрузчик более высокого уровня, такой как Microsoft NTLDR, может читать форматы файлов NTFS, FAT и ISO 9660 (CD).

За пределами Windows

Существует множество вариантов загрузки других операционных систем на ПК с процессором Intel. Одним из популярных загрузчиков в системах Linux является GRUB или GRand Unified Bootloader. GRUB также является многоступенчатым загрузчиком. BIOS, разумеется, делает то же, что и всегда: идентифицирует загрузочное устройство, загружает основную загрузочную запись и передает управление этому только что загруженному коду. В GRUB MBR обычно содержит загрузчик первого этапа, называемый GRUB Stage 1. Этот загрузчик этапа 1 загружает GRUB Stage 2. Загрузчик этапа 2 предоставляет пользователю выбор операционных систем для загрузки и позволяет пользователю указать любую дополнительные параметры загрузки для этих систем (например, установить максимальный объем памяти, включить отладку). Затем он считывает ядро ​​выбранной операционной системы и передает ему управление.

Особая проблема с использованием GRUB для загрузки Windows заключается в том, что Windows не совместима с мультизагрузкой. Мультизагрузка — это спецификация Free Software Foundation по загрузке нескольких операционных систем с использованием одного загрузчика. В этом случае GRUB имитирует обычный процесс загрузки Windows. Он загружает загрузчик, который обычно находится в MBR (или запускает программу меню загрузки Windows). С этого момента GRUB исчезает, Windows понятия не имеет, что произошло, и вступает во владение собственный процесс загрузки Windows.

До свидания, BIOS. Здравствуй, UEFI

Поскольку 64-разрядные архитектуры пришли на смену 32-разрядным, BIOS стал выглядеть довольно устаревшим. Intel намеревалась создать спецификацию преемника BIOS, в котором не было бы ограничений на выполнение кода запуска в 16-битном режиме с 20-битной адресацией. Эта спецификация называется Unified Extensible Firmware Interface или UEFI. Хотя он разработан Intel, с 2005 года им управляет Unified EFI Forum. Он используется во многих новых 64-разрядных системах, включая Mac, которые также имеют устаревшую поддержку BIOS для запуска Windows.

Загрузка с UEFI

Благодаря UEFI больше нет необходимости в основной загрузочной записи для хранения загрузчика этапа 1; UEFI умеет анализировать файловую систему и загружать файл сам по себе, даже если этот файл не занимает смежные блоки диска. Вместо этого UEFI считывает таблицу разделов GUID (глобальный уникальный идентификатор) (GPT), которая находится в блоках сразу после блока 0 (где MBR все еще находится по устаревшим причинам). GPT описывает структуру таблицы разделов на диске. Исходя из этого, загрузчик EFI идентифицирует системный раздел EFI. Этот системный раздел содержит загрузчики для всех операционных систем, установленных на других разделах устройства. Для систем Windows с поддержкой EFI UEFI загружает Диспетчер загрузки Windows (bootmgfw.efi). Для более старых 64-разрядных систем NT EFI загружал IA64ldr. Для Linux есть много вариантов. Двумя распространенными являются использование версии GRUB (Grand Unified Bootloader) с поддержкой EFI и загрузка файла, такого как grub.efi, или загрузка EFI load load elilo.efi, загрузчик EFI.

В целом, даже при использовании UEFI преобладающий подход заключается в загрузке загрузчика, предназначенного для конкретной операционной системы, а не в загрузке этой операционной системы напрямую. Однако потребность в многоэтапном процессе загрузки, требующем загрузки нескольких загрузчиков, больше не требуется.

Все наше обсуждение до сих пор было сосредоточено на загрузке с архитектурой на базе ПК Intel (включая архитектуры, совместимые с IA-32/IA-64, например, от AMD). Это доминирующая архитектура в современных ПК (от ноутбуков до серверов), но существует очень много устройств не Intel, особенно встроенных устройств, таких как сотовые телефоны. А что с ними?

Существует множество реализаций процесса загрузки. Многие встроенные устройства не загружают операционную систему, но уже хранят ее в энергонезависимой памяти (например, во флэш-памяти или ПЗУ). Те, которые загружают ОС, такие как телефоны Android на базе ARM, например, будут выполнять код в постоянной памяти (обычно во флэш-памяти NOR), когда устройство включено. Этот загрузочный код встроен в ASIC ЦП на некоторых устройствах, поэтому вам не нужна отдельная микросхема флэш-памяти на плате.

При перезагрузке системы (включая включение питания) процессор находится в режиме супервизора (SVC), а прерывания отключены. В системах на базе ARM процессор начинает выполнение по адресу 0x00000000. Флэш-память, содержащая код запуска, отображается на адрес 0x00000000 при сбросе. Этот код выполняет различные инициализации, включая настройку таблицы векторов исключений в DRAM и копирование кода приложения из ROM в DRAM (в DRAM код выполняется быстрее). Код переназначает DRAM на адрес 0, тем самым скрывая флэш-память (процессор имеет бит REMAP для изменения отображения флэш-памяти). Затем инициализируется система памяти. Это включает в себя настройку защиты памяти и настройку системных стеков.Затем инициализируются устройства ввода/вывода, а процессор переключается в пользовательский режим. Загрузочная прошивка обнаруживает загрузочный носитель, загружает и запускает загрузчик второго уровня (при необходимости). Загрузчик второго этапа часто представляет собой GRUB для больших систем или uBoot для встроенных систем. Этот загрузчик второго этапа загружает операционную систему и передает ей управление.

Старые версии систем Apple Macintosh на базе PowerPC, начиная как минимум с OS 8, а также с OS X, основывались на Open Firmware. Открытая прошивка была разработана Sun и использовалась в компьютерах, отличных от Intel Sun. Как только Apple перешла на системы Intel, она приняла UEFI в качестве встроенного ПО на уровне загрузки.

Старые компьютеры Mac

Открытая прошивка хранится в ПЗУ и, как и BIOS ПК, запускается при включении питания. Поскольку Open Firmware была разработана как независимая от платформы, она реализована на Forth (простой язык на основе стека) и скомпилирована в байт-коды, а не в машинные инструкции. Прошивка содержит интерпретатор байт-кода.

В отличие от BIOS, Open Firmware предоставляет пользователю процессор командной строки, из которого можно редактировать параметры конфигурации системы, такие как уменьшение объема физической памяти, отладка системы или даже запуск сервера telnet, чтобы вы могли взаимодействовать с прошивкой и процессом загрузки с удаленного компьютера через соединение Ethernet.

Перед загрузкой операционной системы Open Firmware создает дерево устройств, исследуя компоненты на основной плате и устройствах расширения.

Как и BIOS ПК, Open Firmware содержит драйверы устройств, которые могут использоваться в процессе загрузки встроенного ПО для доступа к диску, клавиатуре, монитору и сети. Однако все эти драйверы реализованы в FCode, системе байт-кода Forth. Также как и BIOS, эти драйверы используются только в процессе загрузки. Сама операционная система имеет собственные драйверы среды выполнения.

В отличие от BIOS, Open Firmware может анализировать файловые системы HFS/HFS+ (исходная файловая система на компьютерах Mac), поэтому вы можете использовать интерпретатор команд Open Firmware для загрузки загрузочного файла с жесткого диска и его запуска. По умолчанию Open Firmware загружает файл из системного раздела. В системах OS 9 это был файл с именем «Mac OS ROM» в папке System. В системах OS X он загружает /System/Library/CoreServices/BootX. BootX — это загрузчик, который затем загружается в ядро.

Макинтош сегодня

Mac использует UEFI для своей системной прошивки.

При запуске Mac первым выполняется код BootROM. При этом устанавливаются драйверы EFI для соответствующих аппаратных устройств, инициализируются некоторые аппаратные интерфейсы, проверяется наличие достаточного объема памяти и выполняется краткая самопроверка при включении питания. В отличие от BIOS ПК, который ничего не знал о файловых системах и мог только читать необработанные блоки диска, UEFI на Mac был расширен для анализа файловых систем FAT (устаревшие DOS/Windows) и HFS+ (родной Mac) на диске. Он считывает GPT (таблицу разделов GUID) для идентификации разделов диска. Загрузочный том по умолчанию хранится в NVRAM.

Вместо указания пути к загрузчику заголовок тома HFS+ (данные в начале файловой системы HFS+) указывает на благословенный файл или благословенный каталог (см. команду bless. Если каталог благословлен, это указывает прошивке EFI искать в этом каталоге загрузчик. Если файл благословлен, это указывает прошивке EFI загружать этот файл в качестве загрузчика (есть дополнительные варианты, такие как загрузка с несмонтированного тома).

По умолчанию загрузчик находится в /System/Library/CoreServices/boot.efi в корневом (часто единственном) разделе диска.

Кроме того, прошивка поддерживает загрузку загрузчика второго уровня или ядра с сетевого сервера (сервера сетевой загрузки).

При загрузке файла boot.efi на экране компьютера отображается металлический логотип Apple. Загрузчик загружает ядро, а также основные расширения драйверов, которые затем запускают launchd, выполняющий различные сценарии и программы запуска. После загрузки ядра под логотипом Apple появляется вращающаяся шестеренка. Когда ядро ​​запускает первый процесс, launchd, экран становится синим.

Описание запуска OS X можно найти в статье Что такое Mac OS X.

Для поддержки загрузки операционных систем на основе BIOS, таких как более старые системы Windows и системы Linux, использующие GRUB или другие загрузчики с поддержкой BIOS, EFI устанавливает компонент «модуль поддержки совместимости» (CSM) из микропрограммы системы. Затем запускается процесс загрузки на основе BIOS. Этот модуль поддержки совместимости загружается только тогда, когда пользователь выбирает Windows в качестве операционной системы по умолчанию для загрузки. Процесс загрузки теперь представляет собой стандартную загрузку на основе BIOS. Основная загрузочная запись (MBR) загружается и выполняется, которая затем находит и загружает загрузочную запись тома раздела Windows (или Linux).

Справочники по загрузке Mac

Ссылки на Mac OS X:

    , Справочная библиотека Mac OS X, Apple Inc., Справочная библиотека Mac OS X, Apple Inc. , HT2674, Apple Inc. , © Apple Inc., 2007 г. , Проект rEFIt Sourceforge

Это обновленная версия исходного документа, написанного 14 сентября 2010 г.

© 2003-2015 Пол Кржижановский. Все права защищены.

С вопросами или комментариями по этому сайту обращайтесь к Полу Кржижановски, gro.kp@ofnibew

Все содержимое этого сайта защищено авторским правом в соответствии с национальным и международным законодательством. Никакая часть этого сайта не может быть скопирована, воспроизведена, сохранена в поисковой системе или передана в любой форме или любыми средствами, будь то электронными, механическими или иными, без предварительного письменного согласия владельца авторских прав. Если на этой странице есть что-то, что вы хотите использовать, сообщите мне об этом.

Любые мнения, выраженные на этой странице, не обязательно отражают мнение моих работодателей и могут даже не отражать мое собственное.

На этом этапе вы узнаете, как компоненты компьютера работают вместе с момента нажатия кнопки включения.

Последовательность запуска

С того момента, как вы нажмете кнопку питания, внутри вашего компьютера начнется вихрь задач.

Давайте рассмотрим каждый из компонентов и систем, которые работают вместе, чтобы запустить ваш компьютер.

Хотите продолжать
учиться?

Понимание компьютерных систем

ЦП, или центральный процессор, представляет собой большую микросхему внутри компьютера. Это мозг компьютера: он всем управляет. Он работает, считывая инструкции и данные из оперативной памяти (ОЗУ), выполняя инструкции и затем записывая данные обратно в ОЗУ. Некоторые инструкции могут включать другие компоненты, такие как жесткий диск, но центральный процессор находится под контролем.

Изображение процессора

ОЗУ временно хранит данные, пока ваш компьютер работает.

  • ОЗУ доступно как для чтения, так и для записи. Вы можете добавлять, изменять и удалять данные, хранящиеся в ОЗУ.
  • Это изменчиво. При выключении компьютера все данные, хранящиеся в оперативной памяти, теряются.
  • Это быстро.

ROM означает постоянную память. Это чип, содержащий данные, установленные производителем, который обычно не заменяется или не обновляется. В нем хранится BIOS.

  • ПЗУ доступно только для чтения. Обычно он запрограммирован производителем компьютера и не может быть изменен или перезаписан. (Существует процесс перезаписи ПЗУ, называемый «перепрошивкой», но это сложно и может привести к полной поломке и невозможности восстановления компьютера.)
  • ROM – это энергонезависимая память, то есть для хранения данных в ней не требуется питание.
  • Это быстро.

Картина РОМ

Жесткий диск

Жесткий диск (иногда называемый жестким диском) — это основное запоминающее устройство вашего компьютера. Как и ОЗУ, его можно добавлять и изменять, и, как и ПЗУ, оно энергонезависимо, но работает медленно. Если у вас есть файлы и папки на вашем компьютере, они хранятся на жестком диске. Операционная система также хранится на жестком диске.

Изображение жесткого диска

BIOS означает базовую систему ввода-вывода. BIOS хранится в ПЗУ. Он содержит весь основной код для управления компьютерным оборудованием (например, клавиатурами, мышами, мониторами и жесткими дисками). После того, как последовательность запуска завершена и управление передано операционной системе, BIOS почти ничего не делает.

При включении компьютера может появиться черный экран с надписью "Нажмите F2 для настройки". Это БИОС. Нажав F2, вы попадете на экран настройки, где вы можете изменить, откуда BIOS загружает операционную систему.

Операционная система обычно хранится на жестком диске, но вместо этого вы можете загрузить операционную систему с USB-накопителя или компакт-диска.

Последовательность запуска

Итак, как эти компоненты используются в последовательности запуска?

  • ЦП запускается и получает инструкции в ОЗУ из BIOS, которые хранятся в ПЗУ.
  • BIOS запускает монитор и клавиатуру, а также выполняет некоторые базовые проверки, чтобы убедиться, что компьютер работает правильно. Например, он будет искать оперативную память.
  • Затем BIOS запускает последовательность загрузки. Он будет искать операционную систему.
  • Если вы не измените какие-либо настройки, BIOS получит операционную систему с жесткого диска и загрузит ее в ОЗУ.
  • Затем BIOS передает управление операционной системе.

Много информации и сокращений!

Надеюсь, этот шаг помог вам понять, что происходит под капотом компьютера, когда вы его включаете. Как только вы выучите эту последовательность, вы сможете создавать на её основе действительно забавные планы уроков…

Пример урока

Дайте учащимся или группам учащихся по одному компоненту:

  • ЦП
  • БИОС
  • ПЗУ
  • ОЗУ
  • Операционная система

Разместите их на разных столах в комнате вместе с бумагой. Между учениками должно быть некоторое расстояние, чтобы всем было хорошо видно, что происходит.

Попросите каждую команду обсудить ключевые особенности своего компонента и записать их на большом листе бумаги. Они могут использовать свои заметки, или это может быть проверка того, что они уже узнали.

Выполните простой сценарий. Например: «Я пишу документ в Word, и мой компьютер зависает. Что делает оперативная память?»

Попросите учащихся физически бросить лист бумаги, лежавший на столе RAM, в мусорное ведро. Он потерян без силы. Выбросьте данные ПЗУ в мусорное ведро и спросите у студентов: это правильно?

Выполните более сложную последовательность запуска. Возьмите карточку со словом КОНТРОЛЬ, чтобы указать, кто имеет контроль. Каждая команда должна сказать, что они делают, как они это делают. Например:

Компьютер без запущенной программы — это просто кусок электроники. Первое, что должен сделать компьютер при включении, это запустить специальную программу, называемую операционной системой. Задача операционной системы — помогать другим компьютерным программам работать, обрабатывая сложные детали управления аппаратным обеспечением компьютера.

Обзор процесса загрузки


Процесс загрузки происходит каждый раз, когда вы включаете компьютер. Вы этого не видите, потому что это происходит так быстро. Вы нажимаете кнопку питания, возвращаетесь через несколько минут, и Windows XP, или Windows Vista, или любая другая операционная система, которую вы используете, загружается.

Микросхема BIOS указывает ему искать в фиксированном месте, обычно на жестком диске с наименьшим номером (загрузочный диск), специальную программу, называемую загрузчиком (в Linux загрузчик называется Grub или LILO). Загрузчик загружается в память и запускается. Задача загрузчика — запустить настоящую операционную систему.

Функции BIOS

POST (самотестирование при включении) Самотестирование при включении выполняется каждый раз, когда вы включаете компьютер. Звучит сложно, потому что так оно и есть. Ваш компьютер делает так много, когда он включен, и это только часть этого.

Он инициализирует различные аппаратные устройства. Это важный процесс, обеспечивающий бесперебойную работу всех устройств без каких-либо конфликтов. BIOS, следующие за ACPI, создают таблицы, описывающие устройства в компьютере.

Сначала POST проверяет BIOS, а затем тестирует CMOS RAM. Если с этим проблем нет, POST продолжает проверять ЦП, аппаратные устройства, такие как видеокарта, дополнительные устройства хранения, такие как жесткий диск, дисководы гибких дисков, Zip-диск или дисководы CD/DVD. Если обнаружены какие-либо ошибки, то на экране отображается сообщение об ошибке или раздается несколько звуковых сигналов. Эти звуковые сигналы известны как звуковые коды POST.

Главная загрузочная запись

Главная загрузочная запись (MBR) — это небольшая программа, которая запускается при загрузке компьютера для поиска операционной системы (например, Windows XP). Этот сложный процесс (называемый процессом загрузки) начинается с POST (самотестирование при включении питания) и заканчивается, когда Bios ищет MBR на жестком диске, который обычно находится в первом секторе, первой головке, первом цилиндре (цилиндр 0). , головка 0, сектор 1).

Типичная структура выглядит следующим образом:


Загрузчик начальной загрузки хранится в СППЗУ, ПЗУ или другой энергонезависимой памяти компьютера. Когда компьютер включается или перезагружается, он сначала выполняет самотестирование при включении питания, также известное как POST. Если POST прошел успешно и проблем не обнаружено, загрузчик начальной загрузки загрузит операционную систему компьютера в память. После этого компьютер сможет быстро получить доступ, загрузить и запустить операционную систему.

инициализировать

  • 5 –> Полный многопользовательский режим с сетью и X display manager

Приведенный выше дизайн init называется SysV, что произносится как System Five. На данный момент написано несколько других реализаций init. Некоторые из популярных реализаций — это systemd и upstart. Upstart используется в Ubuntu с 2006 года. Более подробную информацию о выскочке можно найти здесь.

Следующим шагом инициализации является запуск различных демонов, поддерживающих сетевые и другие службы. Демон X-сервера — один из самых важных демонов. Он управляет дисплеем, клавиатурой и мышью.Когда запущен демон X-сервера, вы увидите графический интерфейс и экран входа в систему.

Пожалуйста, напишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное или хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсуждаемой выше.

Читайте также: