4. Завантаження та ініціалізація ядра ос

Код ядра зберігають в окремому файлі на диску, завантажувач повинен його знайти. Є різні підходи до реалізації завантаження ядра: воно може завантажитися у пам'ять повністю або частинами (при цьому одні частини можуть завантажувати інші за потребою), або у частково стиснутому стані (а після виконання деяких попередніх операцій бути розпакованим).

У разі одноетапного завантаження ядро завантажують завжди в реальному режимі. У разі двоетапного -режим завантаження залежить від того, чи перемикають завантажувач другого етапу в захищений режим.

Після завантаження ядра у пам'ять керування передають за адресою спеціальної процедури, що починає процес ініціалізації ядра, і виконуються такі дії, як опитування та ініціалізація устаткування (зазвичай ініціалізують все устаткування -навіть те, що було вже проініціалізовано BIOS), ініціалізація підсистем ядра, завантаження та ініціалізація необхідних драйверів (насамперед диска та відеокарти), монтування кореневої файлової системи. Точна послідовність дій різна для різних ОС.

5. Завантаження компонентів системи

Після того як ядро завантажилося у пам'ять, починається завантаження різних компонентів системи. До них належать додаткові драйвери (які не були потрібні під час завантаження), системні фонові процеси тощо. Більшу частину цієї роботи виконують у режимі користувача. У результаті до моменту, коли користувач може почати працювати із системою, у пам'яті, крім ядра, присутній набір процесів, потрібних для повноцінної роботи.

Коли система завантажилася повністю, вона звичайно відображає запрошення для входу користувача (якщо вона з'єднана із терміналом), а коли користувач успішно ввійде у систему, для нього ініціалізують програмне забезпечення, що організовує його сесію (наприклад, запускають копію командного інтерпретатора).

6 Завантаження Windows хр

Завантаження Windows ХР починають стандартним способом -із передавання керування коду завантажувального сектора активного розділу диска. Головне його завдання -визначити місцезнаходження файла ntldr у кореневому каталозі цього розділу, завантажити його в пам'ять і передати керування на його точку входу.

Зазначимо, що код завантажувального сектора залежить від того, яка файлова система встановлена для цього розділу: для FAT виконують один варіант, для NTFS -інший.

Файл ntldr можна розглядати як завантажувач другого етапу. Він починає своє виконання у 16-бітному режимі процесора, передусім переводить процесор у захищений! режим і вмикає підтримку сторінкової організації пам'яті, після цього зчитує з кореневого каталогу файл boot.ini і робить його синтаксичний розбір. Ось фрагмент файла boot.ini:

[boot loader]

timeout=30

default=rnulti(0)disk(0)rdisk(0)partition(l)\WIND0WS

[operating systems]

multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(l)\WIND0WS="Windows XP"

C:\="Windows 98"

Після тегу [boot loader] задано варіант завантаження за замовчуванням і час, після закінчення якого система автоматично завантажуватиметься відповідно до цього варіанта, після [operating systems] -список можливих варіантів завантаження. Для кожного варіанта може бути задано одну із кількох адрес завантаження:

• розділ із кореневим каталогом WINDOWS (для завантаження Windows ХР);

• літерне позначення тому, на якому перебуває інша ОС;

• ім'я файла із зазначенням тому.

У разі зазначення літерного імені розділу (як у прикладі) ntldr знаходить на диску файл bootsec.dos (у якому після встановлення Windows ХР зберігають завантажувальний сектор DOS або Consumer Windows, якщо поверх нього записаний завантажувальний сектор Windows ХР), перемикає процесор у реальний режим і починає виконувати код цього завантажувального сектора.

Якщо задано ім'я файла, ntldr завантажуватиме файл із таким іменем; отже, якщо у файлі зберегти завантажувальний сектор іншої ОС, наприклад, Linux, ntldr зможе завантажити і його, для цього варіант завантаження має такий вигляд:

С:\bootsec.Іnx="Linux"

Далі наведемо випадок завантаження Windows ХР. Зазначимо, що розділ з установкою Windows ХР у boot.ini не зобов'язаний збігатися із розділом, з якого відбувається завантаження, - таких розділів може бути кілька.

Коли є один варіант завантаження, система відразу починає завантажуватися, коли їх більше -відображають меню завантаження. Після вибору варіанта із меню ntldr запускає програму ntdetect.com, що в реальному режимі визначає базову конфігурацію комп'ютера (подібно до того, як це робила функція setup() для Linux -жодна із сучасних систем не довіряє цей код BIOS). Зібрану інформацію зберігають у системі, пізніше вона буде збережена в реєстрі. Внизу екрана з'являється текстовий індикатор прогресу. У цій ситуації можна натиснути на F8 і перейти в меню додаткових можливостей завантаження (у безпечному режимі тощо).

Потім ntldr завантажує у пам'ять ntoskrnl.exe (що містить ядро і виконавчу підсистему Windows ХР), bootvid.dll (відеодрайвер за замовчуванням, що відповідає за відображення інформації під час завантаження), hal.dll (рівень абстрагування від устаткування) та основні файли реєстру. Після цього він визначає із реєстру, які драйвери встановлені в режимі запуску під час завантаження (це, наприклад, драйвер жорсткого диска) і завантажує їх (без ініціалізації). Буде завантажено також драйвер кореневої файлової системи. На цьому роль ntldr у завантаженні завершується, і він викликає головну функцію в ntoskrnl.exe для продовження завантаження.

Ініціалізація ntoskrnl.exe складається із двох етапів: фаз Oil. Багато підсистем виконавчої системи приймають параметр, який показує, у якій фазі ініціалізації зараз перебуває система.

Під час виконання фази 0 переривання заборонені, на екрані нічого не відображається. Основною метою цього етапу є підготовка початкових структур даних, необхідних для розширеної ініціалізації під час виконання фази 1. Зазначимо, що менеджер процесів на цьому етапі ініціалізується майже повністю, за його допомогою створюють початковий об'єкт-процес із назвою Idle, процес System і системний потік для виконання ініціалізації фази 1.

Після завершення фази 0 переривання дозволені, і починає виконуватися

системний потік. Під час виконання фази 1 керування екраном здійснює відео драйвер bootvid.dll, що відображає завантажувальний екран і графічний індикатор прогресу на ньому (цей індикатор змінюватиметься упродовж всієї фази 1). Відбувається остаточна ініціалізація різних підсистем виконавчої системи (менеджера об'єктів, планувальника, служби безпеки, менеджера віртуальної пам'яті, менеджера кеша тощо). Під час ініціалізації підсистеми введення-виведення (яка займає до 50 % часу цієї фази) відбувається підготовка необхідних структур даних, ініціалізація драйверів із запуском під час завантаження (boot-start), завантаження та ініціалізація драйверів із системним запуском (system-start). Фаза 1 завершується запуском менеджера сесій (smss.exe).

Подальше завантаження виконують три системні процеси: менеджер сесій smss.exe, процес реєстрації у системі winlogon.exe і менеджер керування сервісами (SCM, services.exe). Основним завданням менеджера сесій є завантаження та ініціалізація всіх компонентів підсистеми Win32 (як режиму користувача, так і режиму ядра), а також остаточна ініціалізація реєстру і запуск winlogon.exe.

Процес реєстрації у системі запускає менеджер керування сервісами і менеджер аутентифікації, а також організовує реєстрацію користувачів у системі.

Менеджер сервісів (SCM) завантажує та ініціалізує сервіси режиму користувача, встановлені в режимі автоматичного завантаження. І Гей процес може тривати вже після початку інтерактивної роботи користувачів. Після ініціалізації сервісів завантаження вважають успішним.