9

Системное программное обеспечение и операционные системы

КР ВУЗ ФПТ

Учебное пособие

Глава 10

Загрузка операционных систем

₂₀₀₇

_{Рекомендуемая литература:}

1. В.Г.Олифер, н.А.Олифер. Сетевые операционные системы. Учебное пособие.-сПб.:бхв-Петербург, 2006.-536с.

2. В.А.Шеховцов. Операційні системи. Підручник .-к.:Виканавча група внv. 2005. 576с.

3. Столлингс в. Операционные системы. М.: Вильямс, 2001. -672с.

Раздел 10

Загрузка операционных систем

• Общие принципы организации процесса загрузки

• Процесс загрузки Linux и Windows ХР

Загрузка операционной системы — сложный процесс, который касается большинства подсистем ОС. Его полное понимание невозможно без наличия базовых знаний о структуре разных компонентов системы.

10.1. Общие принципы загрузки ос

Здесь сделаем короткий обзор общих принципов организации загрузки операционных систем. Основное внимание будет уделено аппаратной инициализации компьютера и принципам реализации загрузчика ОС. Последующие этапы загрузки опишем коротко, подробнее они будут рассмотрены на примерах в разделах, посвященных загрузке Linux и Windows ХР.

10.1.1. Аппаратная инициализация компьютера

Когда компьютер включен в электросеть, он в сущности пустой — все его микросхемы памяти содержат случайные значения, процессор не выполняет код. Для начала процедуры загрузки на процессор подают команду RESET (сброс). После ее принятия, некоторые регистры процессора (в частности регистр счетчика команды) приобретают фиксированные значения, и начинается выполнение кода по физическому адресу 0хfffffff0. Аппаратное обеспечение отображает этот адрес на специальный участок энергонезависимой памяти (RОМ). Набор программ, который сохраняется в RОМ, по традиции называют BIOS (Ваsic Input/output). Зузиет, базовая система введения/выведения), он включает набор управляемых прерываниями низкоуровневых процедур, которые можно использовать для управления устройствами, подключенными к компьютеру.

Большинство современных ОС используют BIOS только на этапе начальной загрузки (какой называют bootstrapping). После этого они никогда не обращаются к процедурам BIOS и все функции управления устройствами у ОС берут на себя драйверы этих устройств. Дело в том, что процедуры Вios могут выполняться только в реальном режиме процессора, а ядро — в защищенном режиме; кроме того, обычно код BIOS не имеет высокого качества. Реальную адресацию используют в коде ВIOS потому, что только такие адреса оказываются доступными, когда компьютер едва лишь включено.

Процедура начальной загрузки ВIOS (bootstrap procedure) сводится к четырем операциям.

1. Выполнение набора тестов аппаратного обеспечения для выяснения, какие устройства в системе присутствуют но работают ли все они корректно. Этот этап называют самотестированием после того, что включило питания (Power-on Self-test, Post).

2. Инициализация аппаратных устройств. Этот этап очень важен в современных архитектурах, основанных на шине РСI, поскольку он гарантирует, что все устройства будут работать без конфликтов в случае использования линий прерываний или портов введения-выведения. В конце этого этапа будет отображен список установленных РСІ-устройств.

3. Поиск и выполнение начального кода загрузки. В зависимости от установок Вios осуществляют попытку доступа (в предварительно определенном порядке, который можно изменить) к первому сектору гибкого диска, заданного жесткого диска или компакт-диска. В жестком диске, как уже известно из раздела 12, первый сектор называют главной загрузочной записью (МВR).

4. Когда устройство найдено, Вios копирует содержание его первого сектора в оперативную память (начиная из фиксированного физического адреса 0х00007с00), выполняет команду перехода по этому адресу и начинает выполнять только что загружен код. За все другое отвечает операционная система.