Где хранятся программы для первоначального тестирования и загрузки компьютера

Обновлено: 21.11.2024

Самотестирование при включении (POST) – это набор процедур, выполняемых микропрограммой или программным обеспечением сразу после включения компьютера, чтобы определить, работает ли оборудование должным образом. Процесс будет продолжен только в том случае, если необходимое оборудование работает правильно, иначе BIOS (базовое программное обеспечение ввода-вывода) выдаст сообщение об ошибке. Последовательность POST выполняется независимо от операционной системы и обрабатывается системным BIOS. После того, как тесты пройдены, POST обычно уведомляет ОС звуковыми сигналами, при этом количество звуковых сигналов может варьироваться от системы к системе. Когда POST успешно завершается, включается начальная загрузка. Начальная загрузка запускает инициализацию ОС.

Роль POST в последовательности загрузки

Последовательность загрузки — это процесс запуска компьютера/системы. Процесс загрузки инициируется при нажатии кнопки питания, он отправляет питание загрузчику в кэш-память. Загрузчик выполняет POST как предзагрузочную последовательность, и если все работает хорошо и без ошибок, активируется BIOS (базовая система ввода-вывода), которая находит и загружает операционную систему.

  1. Найти, определить размер и проверить оперативную память системы.
  2. Инициализировать BIOS.
  3. Определите, систематизируйте и выберите устройства, доступные для загрузки.
  4. Проверьте регистры процессора.
  5. Проверьте целостность самого кода BIOS.
  6. Проверьте некоторые основные компоненты, такие как DMA, таймер, контроллер прерываний.
  7. Передать управление другим специализированным расширениям BIOS (если они установлены).
  • Элементы оборудования, такие как процессор, устройства хранения и память.
  • Основные системные устройства, такие как клавиатура и другие периферийные устройства.
  • Регистры ЦП
  • DMA (прямой доступ к памяти)
  • Таймер
  • Контроллер прерываний

Типы ошибок, возникающих во время POST

Если в POST есть какие-либо ошибки, система не сможет перейти к следующим шагам (процессу загрузки), поскольку это приведет к фатальной ошибке. Последовательность POST выполняется независимо от операционной системы. Однако способ обработки POST и типы выдаваемых ошибок могут быть изменены Поставщиком в соответствии с системными требованиями.

Сообщение об ошибке может состоять из текстовых сообщений на консоли или звуковых сигналов. Независимо от поставщика должно быть руководство, описывающее типы ошибок и сопоставления сообщений об ошибках, которые помогут нам устранить неполадки. Сообщения об ошибках могут варьироваться от ошибки четности до неисправности материнской платы.

На этом этапе вы узнаете, как компоненты компьютера взаимодействуют друг с другом 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, а затем записывая данные обратно в ОЗУ. Некоторые инструкции могут включать другие компоненты, такие как жесткий диск, но центральный процессор находится под контролем.

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.

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.

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:

Базовая система ввода/вывода компьютера (BIOS) – это программа, которая хранится в энергонезависимой памяти, например в постоянной памяти (ПЗУ) или флэш-памяти, что делает ее микропрограммой. BIOS (иногда называемый ROM BIOS) всегда является первой программой, которая запускается при включении компьютера.

Вот что происходит в процессе загрузки (см. шаги на схеме ниже):

Питание включено.

ЦП передает управление BIOS.

В BIOS запускается программа Power-On Self Test, которая определяет объем памяти компьютера, а затем подтверждает правильность работы критически важного низкоуровневого оборудования. О любых ошибках сообщает последовательность звуковых сигналов. После этого BIOS отключает все настраиваемые устройства.

BIOS идентифицирует все периферийные устройства компьютера, такие как жесткие диски и карты расширения. Сначала он ищет устройства plug-and-play и присваивает каждому номер, но в данный момент не включает устройства.

BIOS находит первичное загрузочное устройство или устройство начальной загрузки программы (IPL). Обычно это запоминающее устройство, такое как жесткий диск, дисковод для гибких дисков или компакт-диск, на котором находится операционная система, но это может быть и сетевая карта, подключенная к серверу. BIOS также находит все вторичные устройства IPL системы.

BIOS создает таблицу системных ресурсов, назначая бесконфликтные ресурсы в соответствии с тем, какие устройства он обнаружил, и данными конфигурации, хранящимися в энергонезависимой оперативной памяти.

Он выбирает и включает первичные устройства ввода (клавиатура) и устройства вывода (монитор), чтобы в случае возникновения проблем в процессе загрузки BIOS мог отобразить экран восстановления и позволить пользователю выбрать сохраненную конфигурацию системных настроек, которая известно, что они работают. BIOS зафиксировала эти настройки при последней успешной загрузке компьютера и сохранила их в энергонезависимой оперативной памяти.

Он сканирует устройства, не поддерживающие технологию plug-and-play, в том числе шину PCI, и добавляет данные из их ПЗУ в свою таблицу ресурсов.

BIOS разрешает конфликты устройств и настраивает выбранное загрузочное устройство.

Он включает устройства plug-and-play, вызывая их дополнительные ПЗУ с соответствующими параметрами.

Запускает загрузчик начальной загрузки. Если по какой-либо причине IPL по умолчанию не загружает операционную систему, BIOS пытается использовать следующее устройство IPL в списке.

Устройство IPL загружает операционную систему в память.

BIOS также содержит программу установки, с помощью которой пользователь может настраивать аппаратные параметры, такие как пароли компьютера, время и дата. Поскольку BIOS настраивает основное устройство ввода и вывода во время процесса загрузки, пользователь может запустить программу установки и настроить параметры устройства, возможно, даже выбрав другое устройство IPL, например второй жесткий диск, если компьютер не загружается.< /p>

Основное изменение в функциях BIOS ПК произошло в 1995 году с появлением Windows 95. В новой операционной системе реализована функция plug-and-play, которая не только упростила работу по добавлению плат расширения, но и помогла определить согласованный механизм. чтобы BIOS распознавал и конфигурировал устройства в системе.

Ранние системы предполагали, что устройству всегда будут требоваться одни и те же ресурсы — например, номер прерывания контроллера диска и диапазон адресов ввода-вывода. Считалось, что они никогда не изменятся или что они по своей природе статичны и поэтому их нужно назначать только один раз.

Однако технология plug-and-play дает BIOS свободу изменять номер прерывания и адреса ввода-вывода, используемые контроллером диска, чтобы избежать конфликтов ресурсов.

Благодаря универсальной последовательной шине и соединениям IEEE 1394 устройства можно подключать в горячем режиме. Другими словами, они могут появиться или исчезнуть без предупреждения.

Это означает, что BIOS должен хранить информацию о системных ресурсах для каждого устройства, о котором система когда-либо знала, и делать это динамически, чтобы системные ресурсы, такие как номер прерывания, диапазон адресов или идентификатор устройства, могли быть переназначены без требуется перезагрузка.

Чтобы просмотреть PDF-версию этой диаграммы, щелкните изображение выше.

Эксклюзив только для Computerworld Online

Обновление BIOS

Когда в компьютер необходимо установить новое оборудование, например жесткий диск большего объема, больший объем памяти или новую видеокарту, часто обнаруживается, что BIOS компьютера не поддерживает все возможности нового оборудования. Возможно, самое яркое свидетельство этого произошло, когда размер жестких дисков превысил 4 ГБ, а затем 8 ГБ. В то время вполне можно было установить, скажем, винчестер на 12 ГБ, а потом обнаружить, что компьютер может использовать только первые 8 ГБ.

Решение проблемы заключается в обновлении микросхемы BIOS. Системы большинства компьютеров, выпущенных в последние годы, можно обновить с помощью программы флэш-памяти, которая устанавливает новые инструкции и возможности. Обычно информация и файлы, необходимые для этого, доступны на веб-сайте производителя компьютера или материнской платы.

К сожалению, очень важно понимать, насколько радикальным шагом может быть обновление BIOS. Прежде чем вы это сделаете, рекомендуется сделать резервную копию всех данных с жесткого диска. Кроме того, посмотрите, есть ли перемычка восстановления, которая позволит вам восстановить исходный BIOS. Хотя обновление BIOS обычно проходит без проблем, процесс может повредить или разрушить микросхему BIOS, что сделает компьютер непригодным для использования.

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: