Co to jest program ładujący? Jak działa bootloader?

Program ładujący jest bardzo ważny dla systemów operacyjnych. Jednak często jest pomijany jako kluczowy element komputerów. Dzieje się tak, ponieważ odgrywa swoją rolę w tle, pomagając aktywować prawidłowy system operacyjny. Większość płyt procesorowych w naszych urządzeniach ma wstępnie załadowane programy. Programy te są znane jako programy ładujące.

W tym artykule wyjaśniono, czym jest program ładujący i jak działa. Jeśli chcesz dowiedzieć się, czym jest bootloader i jak działa, ten artykuł jest dla Ciebie.

Co to jest program ładujący

Po włączeniu komputer ma czysty stan. Oznacza to, że w jego pamięci nie ma programów i nie można uzyskać dostępu do jego składników.

Program ładujący pomaga załadować system operacyjny lub środowisko wykonawcze w celu dodania programów do pamięci i zapewnienia dostępu do komponentów. Konieczne jest uruchomienie procesu uruchamiania, zainicjowanie sprzętu i przekazanie kontroli do jądra, które inicjalizuje system operacyjny.

BIOS

Kluczowe elementy bootloadera obejmują podstawowy system wejścia / wyjścia (BIOS), oprogramowanie układowe znajdujące się w pamięci tylko do odczytu (ROM) komputera. Gdy komputer jest włączony, BIOS działa przed uruchomieniem jakiegokolwiek innego programu.

BIOS składa się z następujących elementów:

• POST (autotest po włączeniu zasilania)
• Moduł ładujący sektora rozruchowego
• BIOS przerywa
• Menu ustawień

Menu Setup pomaga dostosować parametry bootloadera. Nowoczesne wersje systemu BIOS służą do ustawiania różnych parametrów. Obejmuje to kolejność rozruchu, która określa urządzenia BIOS sprawdza przed uruchomieniem.

Program ładujący sektora rozruchowego ładuje pierwszy 512-bajtowy sektor z dysku rozruchowego do pamięci RAM. Konieczne jest, aby pierwszy dostępny blok pamięci lub sektor na nośniku był zarezerwowany dla rekordu.

Związane z: Jak uzyskać dostęp do systemu BIOS na komputerze z systemem Windows 8

Przerwania BIOS to sterowniki urządzeń, na których programy ładujące korzystają z dostępu do ekranu, klawiatury i dysków. Nie wszystkie systemy operacyjne używają przerwań BIOS-u.

Oprócz systemu BIOS dostępne są rozszerzenia ROM. Główny BIOS może uruchomić rozszerzenia ROM.

Bootloader składa się zwykle z trzech programów:

• Program sektora rozruchowego ładowany bezpośrednio przez system BIOS podczas rozruchu
• Program drugiego etapu ładowany przez program sektora rozruchowego w celu zakończenia procesu uruchamiania
• Instalator bootloadera do zainstalowania bootloadera i programu drugiego etapu na dysku startowym.

UEFI BIOS

Ewoluujące wymagania użytkowników komputerów doprowadziły do ​​powstania nowoczesnego następcy BIOS-u.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) to mini system operacyjny, który ładuje bootloader do pamięci przed wykonaniem dodatkowych procedur operacyjnych.

Chociaż ma pewne podobieństwa z BIOS-em, kilka kluczowych różnic skłoniło wielu do rozważenia UEFI jako rozszerzenia, a nie zastępczego tradycyjnego systemu BIOS.

Jedną z głównych różnic między UEFI a BIOS jest sposób, w jaki UEFI zapewnia interfejs operacyjny dla komputerów i wykorzystuje nowe mechanizmy i funkcje. Ponadto, chociaż UEFI nie definiuje całościowego sposobu programowania oprogramowania układowego, ma to wpływ na interfejs między oprogramowaniem układowym a systemem operacyjnym.

Program UEFI jest trwale umieszczony na chipie pamięci na płycie głównej. Oznacza to, że jest zachowany nawet wtedy, gdy nie ma zasilania. Do komunikacji między oprogramowaniem sprzętowym a systemem operacyjnym używana jest unikalna warstwa operacyjna. Można zainicjować tryb UEFI przed uruchomieniem systemu operacyjnego.

Oto niektóre z kluczowych zalet UEFI:

• Nie wymaga aktywnego systemu operacyjnego do działania sieci
• Lepsza użyteczność dzięki zastosowaniu myszy komputerowej i graficznego interfejsu użytkownika
• Zwiększone bezpieczeństwo dzięki funkcji bezpiecznego rozruchu
• Elastyczna konstrukcja modułowa, która pomaga dostosować się do specjalnych środowisk sprzętowych i profili wymagań
• Menedżer rozruchu, który zarządza różnymi programami ładującymi dla różnych systemów operacyjnych
• Narzędzie wiersza poleceń do przeprowadzania diagnostyki i rozwiązywania problemów

Celem Bezpiecznego rozruchu jest poprawa bezpieczeństwa. Części oprogramowania układowego UEFI, program ładujący i jądro systemu operacyjnego muszą zostać zweryfikowane przed uruchomieniem. Komponenty są weryfikowane za pomocą kryptograficznych podpisów cyfrowych w bazie danych podpisów oprogramowania układowego UEFI. Rozruch systemu może zostać anulowany, jeśli kontrola bezpieczeństwa nie przejdzie pomyślnie.

W środowiskach profesjonalnych Secure Boot jest zwykle używany ze składnikiem sprzętowym. Plik Trusted Platform Module (TPM) to kluczowy składnik bezpiecznego rozruchuzapewniające funkcje bezpieczeństwa dla komputerów.

W porównaniu z tradycyjną starszą metodą rozruchu systemu BIOS, UEFI daje następujące korzyści, a GPT oferuje następujące korzyści:

• Umożliwia jednoczesną instalację wielu systemów operacyjnych z własnymi menedżerami rozruchu.
• Uruchamia się szybciej niż starsze systemy BIOS
• Obsługuje aplikacje przed uruchomieniem

Obecnie NVRAM (nieulotna pamięć o dostępie swobodnym) jest używana do ustawień związanych z rozruchem. Ustawienia są zapisywane po wyłączeniu komputera. Wykorzystywana jest niewielka ilość energii z baterii płyty głównej.

Jak działa bootloader?

Po włączeniu komputera na ekranie pojawiają się informacje o zainstalowanym sprzęcie. Program ładujący umieszcza swój system operacyjny w pamięci. Podstawowy system wejścia / wyjścia (BIOS) przeprowadza testy przed przekazaniem sterowania do głównego rekordu rozruchowego (MBR), który zawiera program ładujący.

Wiele programów ładujących jest skonfigurowanych tak, aby zapewnić użytkownikom różne opcje uruchamiania. Opcje obejmują różne systemy operacyjne, różne wersje tego samego systemu operacyjnego, opcje ładowania systemu operacyjnego i programy działające bez systemu operacyjnego.

Związane z: Jak wyłączyć bezpieczny rozruch UEFI w celu podwójnego rozruchu dowolnego systemu

W niektórych przypadkach urządzenie może mieć dwa systemy operacyjne. Na tych urządzeniach można użyć programów ładujących, aby automatycznie uruchomić odpowiedni system operacyjny, który preferują użytkownicy. Program ładujący może również służyć do uruchamiania systemu operacyjnego w trybie awaryjnym w celu przywrócenia.

Możesz użyć bootloadera, aby uruchomić program bez konieczności uruchamiania systemu operacyjnego. Może to być przydatne w przypadku urządzeń takich jak konsole do gier. Po włożeniu dysku z grą do konsoli i włączeniu konsoli użytkownik zostaje przeniesiony bezpośrednio do gry zamiast do ekranu powitalnego.

Wyjątki i przerwania

Programy ładujące są bardzo ważne dla utrzymania bezpieczeństwa i architektury oprogramowania. Wyjątki i przerwania mogą być obsługiwane w różny sposób przez programy ładujące i aplikacje. Metoda, za pomocą której sprzęt i oprogramowanie są połączone, bezpośrednio wpływa na działanie wyjątków i przerwań oraz wpływa na funkcjonalność programu ładującego.

5 sposobów naprawienia brakujących ustawień oprogramowania układowego UEFI w systemie Windows 10

Jeśli wejdziesz do BIOS-u i znajdziesz brakujące ustawienia, oto jak je odzyskać.

Czytaj dalej

O autorze