Что такое загрузчик и как он работает?

Загрузчики обеспечивают загрузку всех необходимых данных операционной системы в основную память при запуске устройства. В процессе загрузки микропрограмма передает необходимую информацию.

Что такое загрузчик?

Данные операционной системы должны быть загружены в рабочую память при запуске устройства. Это возможно благодаря так называемому загрузчику, также известному как программа загрузки или загрузчик. Для этого сразу после запуска устройства загрузчик обычно запускается с загрузочного носителя, такого как жесткий диск, CD/DVD или USB-накопитель. Загрузочный носитель получает информацию от встроенного программного обеспечения компьютера (например, BIOS) о том, где находится загрузчик. Весь процесс также называют «загрузкой».

Примечание

Термин «загрузчик» является сокращенной формой слов «загрузочный загрузчик». Термин возник из-за того, что менеджер загрузки является ключевым компонентом при запуске компьютера, поэтому его можно сравнить с поддержкой бутстрапа при загрузке.

Как работает загрузчик?

Когда вы нажимаете кнопку запуска на компьютере, самое первое, что вы видите на экране, — это информация об установленном оборудовании. Программным обеспечением, отвечающим за это уведомление, является упомянутая выше микропрограмма устройства, которая обычно внедряется производителями во флэш-память на материнской плате компьютера. В большинстве настольных ПК и ноутбуков это BIOS (Basic Input/Output System) или более современная UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Оба приложения собирают самые разнообразные аппаратные данные и создают полный список всех доступных дисков устройства.

По завершении этого процесса микропрограмма последовательно перебирает найденные носители данных, проверяя наличие загрузчика с помощью специальной подписи — так называемой загрузочной подписи (или «загрузочной записи»). Поиск всегда начинается со съемных носителей (CD/DVD, USB-накопитель, внешний жесткий диск и т.д.), затем следуют жесткие диски. На последних загрузчик и его сигнатура обычно находятся в главной загрузочной записи (MBR), которая также содержит таблицы разделов носителя данных. Когда загрузчик найден, он загружается и инициируется запуск системы. Если поиск не увенчался успехом, микропрограмма выдаст сообщение об ошибке.

Совет

Как только вы правильно установите операционную систему, она запустится через загрузчик, который обычно находится на основном разделе. Однако если система повреждена, и ее необходимо установить заново, вам поможет загрузочный съемный носитель, о котором говорилось ранее. Это также относится к случаям, когда операционная система не установлена. О том, как превратить обычный USB-накопитель в полнофункциональный загрузочный носитель, вы можете узнать из нашего руководства.

Где именно хранятся загрузчики?

Загрузчики могут храниться в двух разных местах:

  1. Загрузчик хранится в первом блоке загрузочного носителя.
  2. Загрузчик хранится в определенном разделе загрузочного носителя.

Первый вариант тесно связан с принципом мастер-загрузочных записей, которые содержат не просто ссылку на загрузчик, необходимую прошивке, но и само загрузочное программное обеспечение. Для записи всегда резервируется первый доступный блок или сектор памяти на носителе. Из-за этой важной функции он также известен как загрузочный блок или загрузочный сектор.

Во втором случае операционная система использует выбранный раздел в качестве места хранения загрузчика, хотя базовая файловая система и используемые таблицы разделов могут сильно различаться. Решающим фактором здесь всегда является микропрограмма, которая задает определенный формат файла для менеджера загрузки в этой модели хранения загрузчика. Например, для устройств с UEFI таким форматом является PE/COFF (Portable Executable / Common Object File Format).

Примечание

Загрузочные загрузчики также могут быть разделены на несколько уровней, которые строятся друг на друге. Такие многоступенчатые загрузчики состоят из трех различных уровней, которые запускаются последовательно. Они обычно используются, если загрузочная программа слишком велика для загрузочного сектора.

Краткое описание функций загрузчика

Загрузчики служат в качестве посредника между аппаратным обеспечением и операционной системой. Как только загрузчик инициализируется соответствующей микропрограммой, на него возлагается системная ответственность за запуск процесса загрузки. Первой задачей является загрузка основной памяти, которая необходима для работы процессора.

На втором этапе загрузчик загружает ядро операционной системы, то есть основной компонент системного программного обеспечения, который управляет всеми разрешениями для хранения данных и процессора и содержит все важные драйверы. Загрузчик также обрабатывает различные рутинные задачи и команды, например, интегрирует хранилище данных. Некоторые загрузчики также выполняют задачи, выходящие за рамки запуска программного обеспечения, в том числе:

  • определение и запуск других доступных загрузчиков
  • запуск прикладных программ (часто использовался в 1980-х годах для запуска компьютерных игр непосредственно с диска)
  • исправление или расширение недостающих функций и записей в микропрограмме
  • Загрузка альтернативной прошивки

После успешного выполнения всех задач загрузчик возвращает ответственность за систему ядру.

Какие существуют известные загрузчики?

В следующей таблице перечислены наиболее важные загрузчики:

Название загрузчика Описание
Bootmgr программа загрузки для систем Microsoft, начиная с Windows Vista и Windows Server 2008
Загрузчик NT (NTLDR) программа загрузки для систем Microsoft до Windows XP и Windows Server 2003
barebox загрузчик для встроенных систем в принтерах, камерах, автомобилях, самолетах и т.д.
boot.efi EFI-загрузчик, который используется в устройствах Mac с 2006 года.
BootX бывший загрузчик для операционных систем Mac
Grand Unified Bootloader (GRUB) бесплатная программа загрузки для Unix-подобных операционных систем, таких как Linux
ARM Core Bootloader загрузчик для микроконтроллеров (используется, в частности, в iPhone)
OpenBIOS бесплатный портативный менеджер загрузки под лицензией GNU-GPL

Оцените статью
cdelat.ru
Добавить комментарий