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Cómo se carga el sistema operativo. Cargador de sistema operativo GRUB. Cargando el sistema operativo

Para el funcionamiento normal de una computadora, es necesario que los módulos principales del sistema operativo estén en la RAM. Por lo tanto, después de encender la computadora, el sistema operativo se reescribe (carga) automáticamente desde el disco a la RAM.

El software funciona mejor cuando se divide en capas, donde cada capa realiza una función específica y libera a otras capas superiores de preocuparse por los detalles dentro de su capa. Basado en esta filosofía, el sistema operativo MS-DOS se basa en un principio modular y consta de los siguientes componentes:

Cargador de sistema operativo;

Archivos de sistema IO.SYS y MSDOS.SYS;

Controladores de dispositivos.

Procesador de comandos MS DOS (archivo COMMAND.COM);

Comandos externos de MS DOS.

Además, MS-DOS, como todos los demás sistemas operativos para IBM PC, utiliza el software integrado en la computadora llamado Sistema básico de entrada/salida (BIOS).

Consideremos los módulos de software especificados en el orden en que se cargan en la RAM después de encender la PC.

Sistema básico de E/S- Este es el nivel más bajo de control, una especie de interfaz entre el hardware y los programas de la computadora. El BIOS controla el hardware de la computadora directamente y evita que otros programas conozcan los detalles de cómo se hace. El fabricante escribe los programas BIOS en la ROM de la computadora y realizan:

autoprueba de la computadora cuando está encendida (programa POST);

inicialización, es decir configurar equipos informáticos (se determina la configuración de la computadora, se establecen los valores necesarios de algunos registros);

realizar funciones de mantenimiento y procesar interrupciones de hardware;

cargar el sistema operativo grabado en un disco magnético (programa BOOT).

Inmediatamente después de encender la computadora, el programa POST comienza a ejecutarse, verificando la funcionalidad de la RAM y otros componentes de la computadora. Luego, el BIOS se inicializa e intenta leer desde el disco en la unidad A: el programa de carga del sistema operativo para transferirle el control y continuar con el proceso de inicio de DOS. Si faltan los archivos necesarios o el propio disquete, la búsqueda continúa en los discos duros C:, D:, E:, etc. Si no se encuentra el disco de arranque (o, en otras palabras, el del sistema), se muestra un mensaje al respecto en el monitor.

Tenga en cuenta que una vez finalizado el inicio, las funciones de servicio del BIOS (por ejemplo, enviar bytes individuales al disco o a la pantalla, leer un carácter del teclado, leer el reloj en tiempo real, etc.) se llaman mediante interrupciones. Interrumpir Es un mecanismo de hardware que hace que el procesador interrumpa la tarea actual y comience a procesar un evento externo. Un evento de este tipo podría ser una señal de dispositivos de E/S externos, una solicitud de un programa o un evento de error (división por cero, número entero demasiado grande, etc.).

Cargador del sistema operativo es un programa muy corto ubicado en el primer sector de cada disquete y disco duro (disco duro) con el sistema operativo MS DOS. La función de este programa es leer archivos del sistema DOS desde el disco de arranque a la RAM.

Archivo de sistema IO.SYS es una extensión del BIOS. Este módulo configura el sistema operativo para una configuración específica del sistema informático y le permite conectar nuevos controladores a dispositivos de entrada/salida no estándar,

archivo de sistemaMSDOS.SYS- módulo de procesamiento de interrupciones. Mantiene principalmente el sistema de archivos y gestiona la asignación de RAM.

Después de ser leídos por el gestor de arranque, los archivos del sistema se encuentran permanentemente en la RAM del ordenador, es decir, son programas residentes.

Tras la carga exitosa de los archivos del sistema, el módulo de software IO.SYS instala la configuración requerida del sistema informático. Para ello, coloca controladores de dispositivos externos en la RAM del ordenador.

Controladores externos Los dispositivos son archivos de programa separados que proporcionan operaciones para interactuar con dispositivos externos. La lista de controladores conectados está contenida en el archivo de configuración CONFIG.SYS. .

Procesador de comando completa el proceso de inicio del sistema operativo. Después de que el control de la computadora se transfiere al procesador de comando, este último comienza automáticamente a ejecutar un archivo de comando especial: AUTOEXEC.BAT (si dicho archivo está presente en el directorio raíz del disco de arranque). El archivo AUTOEXEC.BAT especifica los comandos y programas que se ejecutan cada vez que se inicia la computadora. Con este archivo, puede configurar los parámetros del entorno operativo. Por ejemplo, crear un disco virtual, cambiar los modos de impresión, cargar programas auxiliares, etc.

Los archivos con la extensión .BAT desempeñan un papel especial cuando se trabaja en un entorno de sistema. Contienen un conjunto de comandos del sistema operativo o nombres de archivos ejecutables. Después de ejecutar un archivo con la extensión .BAT, todos los comandos escritos en él se ejecutan automáticamente uno tras otro.

Si el archivo AUTOEXEC.BAT no se encuentra en el directorio raíz del disco desde el que se carga el sistema operativo, MS DOS solicita al usuario la fecha y hora actuales.

Luego de ejecutar el archivo AUTOEXEC.BAT, finaliza el proceso de arranque del sistema operativo. El procesador de comandos emite un mensaje que indica que MS-DOS está listo para aceptar comandos. La invitación suele parecerse R:\> o, por ejemplo, C:\>, si el arranque se realizó desde un disco duro.

Hace mucho tiempo, cuando era pequeño, trabajaba en el laboratorio de un instituto en una computadora CM-3 grande (algo así como la famosa PDP-11), y arrancar la computadora se veía así. Se insertó en el lector de fotografías una cinta corta de papel con un programa de arranque perforado, se inició el proceso de lectura y luego... dependiendo de la suerte.

El hecho es que la cinta de papel se fue desgastando gradualmente, empezó a ser difícil de leer y es posible que la computadora no se iniciara la primera vez. En este caso, el proceso debía repetirse, a veces varias veces, hasta el amargo final. Cuando la cinta falló por completo y la máquina no quiso “cobrar vida”, fue necesario ingresar temporalmente al programa de arranque manualmente usando los interruptores ubicados en el panel frontal. Lo principal aquí era tomarse su tiempo y no cometer errores.

En las computadoras modernas, el proceso de arranque está en gran medida automatizado, pero eso no significa que no valga la pena conocerlo.

Definiciones básicas y etapas de carga de un sistema operativo.

Encendido de la computadora, POST, BootMonitor

La etapa inicial de carga del sistema operativo después de encender la computadora comienza en el BIOS (Sistema básico de entrada/salida). En la configuración del BIOS especificamos el dispositivo de arranque o varios dispositivos de arranque en orden de prioridad. Son posibles varias opciones de arranque y sus combinaciones: desde un disco duro, unidad de CD/DVD, unidad flash USB y otros.

Inmediatamente después de pasar la POST (Autoprueba de encendido), el BIOS de la computadora comenzará a recorrer los dispositivos de arranque especificados uno por uno hasta encontrar una entrada especial adecuada en uno de ellos, que contiene información sobre acciones adicionales.

Cargador de nivel 1. Registro de arranque maestro

Master Boot Record es el registro de arranque maestro, ubicado en los primeros sectores físicos de los dispositivos de almacenamiento de arranque. Contiene una tabla de particiones y código ejecutable.

La tarea principal del programa escrito en MBR es buscar la partición activa del sistema del disco y transferir el control a su sector de arranque. Por lo tanto, esta etapa se puede llamar preparatoria, debido a que el sistema operativo en sí aún no está cargado directamente.

La partición del sistema generalmente se denomina partición del disco (dispositivo de almacenamiento) en la que se encuentran los archivos del sistema operativo responsables del proceso de inicio del sistema operativo (el sistema operativo en sí puede ubicarse en otra partición). En principio, puede haber varias particiones del sistema, por lo que una de ellas se marca como activa. Esto es lo que busca el programa cargado desde el MBR.

Gestor de arranque de nivel 2. Sector de arranque de partición

La siguiente etapa del inicio de la computadora es transferir el control al código ejecutable registrado en el PBS (Partition Boot Sector: el sector de inicio de la partición activa). PBS se encuentra en el primer sector de la partición del disco correspondiente. El código PBS especifica el nombre del archivo del cargador del sistema operativo al que se transfiere el control en esta etapa.

La etapa inicial de carga del sistema operativo. administrador de arranque del sistema operativo

Inicialmente, el cargador de arranque en Linux era LILO (Linux Loader). Debido a sus deficiencias, siendo la principal la incapacidad para comprender los sistemas de archivos utilizados en Linux, posteriormente se utilizó el gestor de arranque GRUB (GRand Unified Bootloader), en el que se corrigieron las deficiencias de LILO.

Si estamos hablando de versiones de Windows anteriores a Vista, por ejemplo, Windows XP, se cargará Ntldr. Este, a su vez, lee información del archivo de texto Boot.ini, que registra información sobre los sistemas operativos instalados.

Cargando el kernel del sistema operativo

La etapa final de carga del sistema operativo es cargar el kernel del sistema operativo y transferirle el control.

Hace varios años hubo un caso tan divertido en mi práctica.
Me pidieron que ayudara a un hombre a comprar e instalar una computadora para su casa. Este amigo se acababa de jubilar en ese momento, y antes trabajó como jefe y veía la computadora, en su mayor parte, de lejos, en el escritorio de su secretaria. Después de jubilarse, tuvo el tiempo y el deseo de dominar la computadora. Bueno, creo que eso es genial. Le encontramos un ordenador económico pero de alta calidad con un buen monitor para aquellos días. Instalé y configuré algunos programas y les mostré cómo usarlos. El señor adquirió un libro de la serie “ Algo para tontos“Y nos despedimos absolutamente satisfechos el uno del otro.
Aproximadamente una semana después, mi pupilo me llamó por teléfono y, casi llorando, me dijo que todo había desaparecido y que la computadora ya no funcionaba. Afortunadamente no se encerró y contó honestamente cómo sucedió. Y fue así. Un amigo fue a explorar el contenido de su computadora y encontró varios archivos sospechosos y "innecesarios", en su opinión, en la raíz de la unidad C:\. Decidió liberar espacio y simplemente eliminó estos archivos. Creo que todos ya habían adivinado que era boot.ini, ntldr, ntdetect, etc. No fue difícil corregir la situación, excepto que tuve que acudir a él nuevamente.

Por cierto, para tener problemas al cargar Windows XP, no se puede borrar nada, pero sí "modificar" ligeramente, por ejemplo, boot.ini.

Aparentemente Microsoft de alguna manera se enteró de este caso y en la próxima versión de su sistema operativo decidió ocultar mejor los archivos del gestor de arranque.

Características de cargar sistemas operativos Windows Vista / 7/8

En Windows Vista o Windows 7/8, el administrador de arranque se llama Bootmgr. Lee la lista de sistemas operativos instalados no desde un simple archivo de texto, que es boot.ini, sino desde el almacenamiento BCD (Datos de configuración de arranque) del sistema, al que se accede a través de una utilidad especial bcdedit.exe.

Pero eso no es todo. Abra "Administración de computadoras" -> "Administración de discos" >

El proceso de instalación estándar del sistema operativo Windows Vista / 7 / 8 crea una partición adicional "Reservada del sistema" al comienzo del disco. No se le asigna una letra de unidad, por lo que, a menos que se tomen medidas adicionales, tanto la partición como su contenido estarán ocultos para el usuario. Esta partición principal tiene el estado “Sistema” y “Activa” y, por lo tanto, tampoco se puede eliminar.

En Windows 7, el tamaño de dicha partición es de 100 MB, de los cuales están ocupados alrededor de 30 MB; en Windows 8, ya son 350 MB, de los cuales están ocupados 105 MB; Esta diferencia se explica por el hecho de que en Windows 8 la carpeta "Recuperación" se movió a esta partición.

Veamos el contenido de la sección "Reservado por el sistema". Para hacer esto, asígnele una letra de unidad, por ejemplo, "W" en "Administración de discos". Además, abra el "Panel de control" -> "Opciones de carpeta" y en la pestaña "Ver", desmarque "Ocultar archivos protegidos del sistema" y marque "Mostrar archivos, carpetas y unidades ocultos".

Si el administrador de archivos FAR Manager está instalado en el sistema, puede usarlo para verlo y no tener que configurar la visibilidad de los archivos ocultos.

Así se ve el contenido de la sección “Sistema reservado” en Windows 8 >

Como era de esperar, en la raíz de la partición vemos el cargador de arranque Bootmgr.

Y así es como se ve parte del contenido de la carpeta “Boot” >

En la carpeta encontramos la base de datos del almacén de datos de configuración de arranque BCD y las carpetas que la acompañan con archivos de idioma y fuentes.

Para completar el cuadro, queda por decir qué partición se llama partición de arranque. La respuesta ya se muestra en la imagen con los volúmenes de Windows 7. Obviamente, esta es la partición en la que se encuentran todos los archivos principales del sistema operativo.

Bueno, es muy fácil recordar los nombres de las particiones del disco según el principio "es al revés": en el sistema no hay sistema (sistema operativo), pero hay un cargador de arranque de tercer nivel, en el de arranque No hay gestor de arranque, pero sí se encuentra el sistema en sí. Naturalmente, esta “memoria” sólo funciona cuando hay varias secciones. Si solo hay una partición, entonces puede ser del sistema, estar activa y arrancar a la vez.

La tarea principal del cargador de arranque de tercer nivel, que, según el tipo de sistema operativo, es Bootmgr, Ntldr o GRUB, es leer desde el disco de arranque y cargar el kernel del sistema operativo. Además, en el caso de arranque múltiple, cuando hay varios sistemas operativos instalados en la computadora, el cargador de arranque de tercer nivel le permite seleccionar el que necesita cada vez que inicia la computadora.

Un error clásico al que se ha dedicado Microsoft es instalar Windows XP después de Windows Vista/7/8. El instalador de Windows XP marca su partición como activa, después de lo cual, durante el arranque, el MBR transfiere el control al PBS de esta partición, que, a su vez, pasa el control a Ntldr. El cargador de arranque de Windows XP no sabe nada sobre versiones posteriores de los sistemas operativos Windows y cargarlas resulta imposible. Es bastante fácil de tratar, pero esta situación puede confundir a un usuario inexperto.

Prácticamente no hay nada que agregar a esto y puede proceder directamente a editar el menú de inicio. Empecemos por .

9 comentarios

¿Por favor dígame cómo tratar exactamente?:
“El cargador de Windows XP no sabe nada acerca de las versiones posteriores de los sistemas operativos Windows y cargarlas se vuelve imposible. Es bastante fácil de tratar, pero esta situación puede confundir a un usuario inexperto”.

Instalé XP después de Vista en la computadora portátil; como resultado, el sistema se inicia hasta que XP comienza a cargarse y todo se reinicia nuevamente, y si apaga el adaptador de corriente (mientras se carga el sistema operativo), todo se inicia normalmente. Si arranca en modo seguro, no necesita desactivar el adaptador. ¿Qué puede afectarnos y cómo podemos combatirlo?

POR FAVOR SIGUE. GRACIAS DE ANTEMANO. PERDÓN POR EL RUSO “ROTO”.

No diré nada sobre la influencia del adaptador de corriente al cargar XP; no hay ideas específicas. Con respecto a restaurar el arranque de Vista, si es relevante, al final de la publicación hay un enlace al artículo de soporte de Microsoft (919529), que está directamente dedicado a este tema. Para restaurar, necesitará un disco de instalación de Vista. En la línea de comando con derechos de administrador debe ejecutar:
X:\boot\bootsect.exe /nt60 todo
donde X: es la letra de la unidad óptica.
Pero el arranque de XP deberá agregarse manualmente usando el editor. El conjunto de comandos será así:
Bcdedit /create (ntldr) /d "Microsoft Windows XP"
Si este comando falla, entonces:
Bcdedit /set (ntldr) descripción "Microsoft Windows XP"
más:
bcdedit /set (ntldr) partición del dispositivo=X:
X: - la letra de la unidad de la partición en la que se encuentran los archivos del gestor de arranque de XP y la ruta a la misma:
bcdedit /set (ntldr) ruta \ntldr
bcdedit /displayorder (ntldr) /addlast

Tenía una computadora portátil, cuando arranqué y reinicié, Windows se encendió inmediatamente, pero ahora compré una computadora de escritorio y el proceso de carga se realiza en tres etapas. Cómo hacerlo para deshacerse de estas etapas. Perdón por el uso ignorante de términos técnicos.

¡Yuri! Me temo que la información que proporcionó claramente no es suficiente para hacer recomendaciones. ¿De qué Windows y de qué etapas estamos hablando? Por favor, compruebe.

Buena salud, Alejandro.
Cómo comprender, prevenir y, si vuelve a suceder, cómo salir correctamente de tal situación.
Computadora portátil. Windows 7 instalado. Después de encenderlo e ingresar la contraseña, mostró "falta sistema operativo", es decir, "no hay ningún sistema operativo". Apagarlo y encenderlo nuevamente dio el mismo resultado. Solo fue posible comenzar quitando y después de un tiempo insertando la batería.
El día anterior, sin embargo, hubo un apagado incorrecto: la unidad flash y el módem no se apagaron primero. Anteriormente, también ocurría ese olvido, pero no se produjo tal efecto.
Agradecería una respuesta que fuera accesible para una vieja “tetera” (soy diez años mayor que el señor del caso curioso, pero conocí COMP aproximadamente a la misma edad).

Vladimir, hola. Felices fiestas y todo lo mejor.
En esta situación, hiciste todo bien: restableciste el problema "atascado".
Como dice la canción: “Una gota de lluvia no es suficiente lluvia. Un copo de nieve aún no es nieve”. Es posible que nunca más vuelva a suceder algo así. Ahora bien, si los problemas habituales comienzan con el lanzamiento, será necesario solucionarlo. En general, Windows 7 y superiores son bastante resistentes a apagados anormales.
¿Qué hacer? Usted mismo respondió su propia pregunta: intente apagar los dispositivos con regularidad. Y si es posible conectar un disco externo a través de USB, entonces definitivamente haría (de hecho, lo hago con bastante regularidad) una copia de seguridad del sistema, por ejemplo usando .

Sistema operativo generalmente se almacena en la memoria externa de la computadora, en el disco. Cuando enciende la computadora, se lee de la memoria del disco y se coloca en la RAM. Este proceso se llama cargando el sistema operativo .

El disco en el que se encuentran los archivos del sistema operativo y desde el que se carga se llama sistémico.
Los programas sólo se pueden ejecutar si están en la RAM, por lo que los archivos del sistema operativo deben cargarse en la RAM.
Después de encender la computadora, el sistema operativo se carga desde el disco del sistema a la RAM. El inicio debe realizarse de acuerdo con el programa de inicio: el cargador del sistema operativo.
La carga del SO se puede representar paso a paso de la siguiente manera:
La computadora contiene una ROM que contiene programas para probar la computadora y la primera etapa de carga del sistema operativo, que se llaman BIOS (Sistema básico de entrada/salida). Una vez que se enciende la computadora, estos programas comienzan a ejecutarse. Además, en la pantalla se muestra información sobre el progreso de este proceso. Primero, se prueba y configura el hardware, luego el sistema operativo comienza a cargarse. En esta etapa, el procesador accede al disco y busca la presencia de un pequeño programa de arranque en el sector 1 del disco. MaestroBota.

Master Boot busca el cargador de arranque principal en el disco BotaSector, lo carga en la memoria y le transfiere el control. Botasector(sector de arranque): parte del disco reservado para el programa de arranque del sistema operativo. Este sector normalmente contiene un programa corto en lenguaje de máquina que carga el sistema operativo.
A continuación, el gestor de arranque principal busca los módulos restantes del sistema operativo y los carga en la RAM.
Una vez que el sistema operativo ha terminado de cargarse, el control se transfiere al procesador de comandos. Si utiliza la interfaz de línea de comandos, aparece un mensaje del sistema en la pantalla; de lo contrario, se carga la interfaz gráfica.
Dependiendo del tipo de sistema operativo, el proceso de carga será diferente. El sistema operativo incluye necesariamente archivos responsables del proceso de arranque. Consideremos el "trabajo" de los archivos en el proceso. Descargas de Windows XP.

Fase de carga inicial.
Selección del sistema.
Definición de "hardware".
Selección de configuración.

En la fase inicial, NTLDR cambia el procesador al modo protegido. Luego carga el controlador del sistema de archivos apropiado para trabajar con archivos de cualquier sistema de archivos compatible con XP (FAT-16, FAT-32 y NTFS).

Si hay un BOOT.INI en el directorio raíz, entonces su contenido se carga en la memoria. Si tiene entradas para más de un sistema operativo, NTLDR deja de ejecutarse: muestra un menú de opciones y espera la entrada del usuario durante un período de tiempo específico.

Si no existe dicho archivo, NTLDR continúa arrancando desde la primera partición, la primera unidad, generalmente C:\.
Si durante el proceso de selección el usuario seleccionó Windows NT, 2000 o XP, luego presione F8 y muestre el menú correspondiente con las opciones de arranque.
Después de cada inicio exitoso, XP crea una copia de la combinación actual de controladores y configuraciones del sistema conocida como Última configuración buena conocida. Esta colección se puede utilizar para arrancar si algún dispositivo nuevo interrumpe el funcionamiento del sistema operativo.

Si el sistema operativo seleccionado es XP, NTLDR busca y carga el programa DOS NTDETECT.COM para determinar el hardware instalado en la computadora. NTDETECT.COM crea una lista de componentes, que luego se utiliza en la clave HARDWARE de la rama de registro HKEY_LOCAL_MACHINE.

Si la computadora tiene más de un perfil de hardware, el programa se detiene con un menú de selección de configuración. Una vez seleccionada la configuración, NTLDR comienza a cargar el kernel de XP (NTOSKRNL.EXE). Durante el proceso de arranque del kernel (pero antes de la inicialización), NTLDR sigue siendo fundamental para el control de la computadora. La pantalla se borra y se muestra una animación de rectángulos blancos en la parte inferior. Además del kernel, también se carga la capa de abstracción de hardware (HAL.DLL) para que el kernel pueda abstraerse del hardware. Ambos archivos se encuentran en el directorio System32.

NTLDR carga controladores de dispositivos marcados como de arranque. Una vez descargados, NTLDR transfiere aún más el control de la computadora. Cada controlador tiene una clave en HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\Services. Si el valor de Inicio es igual a SERVICE_BOOT_START, entonces el dispositivo se considera de arranque. Para cada uno de estos dispositivos, se imprime un punto en la pantalla.

NTOSKRNL pasa por dos fases durante el proceso de arranque: las llamadas fase 0 y fase 1. La primera fase inicializa solo la parte del microkernel y los subsistemas ejecutivos que se requieren para el funcionamiento de los servicios básicos y el arranque continuo. La fase 1 comienza cuando HAL prepara el sistema para manejar las interrupciones del dispositivo. Si hay más de un procesador instalado en la computadora, se inicializan. Todos los subsistemas ejecutivos se reinicializan en el siguiente orden: Administrador de objetos, Ejecutivo, Microkernel, Monitor de referencia de seguridad, Administrador de memoria, Administrador de caché, LPCS, Administrador de E/S, Administrador de procesos.

La inicialización del Administrador de E/S inicia el proceso de carga de todos los controladores del sistema. Desde el momento en que se detuvo NTLDR, los controladores se cargan por prioridad. Una falla al cargar el controlador puede causar que XP se reinicie e intente restaurar la última configuración buena conocida. La última tarea de la fase 1 de inicialización del kernel es iniciar el Subsistema de administrador de sesión (SMSS). El subsistema es responsable de crear el entorno de usuario que proporciona la interfaz NT. SMSS se ejecuta en modo de usuario, pero a diferencia de otras aplicaciones, SMSS se considera una parte confiable del sistema operativo y una aplicación "nativa" (usa solo funciones ejecutivas), lo que le permite ejecutar el subsistema de gráficos e iniciar sesión. SMSS carga win32k.sys, el subsistema de gráficos. El controlador cambia la computadora al modo gráfico, SMSS inicia todos los servicios que deberían iniciarse automáticamente al inicio. Si todos los dispositivos y servicios se iniciaron correctamente, el proceso de inicio se considera exitoso y se crea una última configuración válida conocida.

El proceso de descarga no se considera completo hasta que el usuario haya iniciado sesión en el sistema. El proceso lo inicializa WINLOGON.EXE, que se ejecuta como un servicio y cuenta con el respaldo de la Autoridad de seguridad local (LSASS.EXE), que muestra el cuadro de diálogo de inicio de sesión. Este cuadro de diálogo aparece aproximadamente en el momento en que el Subsistema de Servicios inicia el servicio de red.

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