Bootovanie a BIOS

1. Bootovanie a BIOS

2. Bootovací proces • Po zapnutí počítača a inicializácii procesora sa vykoná POST (Power On Self Test) a potom sa hľadá na bootovacom disku boot sektor. • Ak sa nájde, načíta sa do pamäte na adresu 0000:7C00 a odovzdá sa mu riadenie. Ak je bootovacím diskom hard disk, zavedie sa takto kód z MBR , jeho zavádzací program sa presunie a na svoje miesto načíta boot sektor z partície, ktorá je v tabuľke rozdelenia disku označená ako aktívna. • Kód boot sektora vyhľadá základné súbory operačného systému, jeden z nich načíta a spustí. Tak preberie operačný systém kontrolu nad počítacom.

3. Čo je v boot sektore? • Boot sektor Obsahuje informácie o logickom disku a program na zavedenie operačného systému do pamäte a jeho spustenie. Nachádza sa v prvom sektore logického disku. • MBR Hlavný zavádzací sektor disku sa nachádza v prvom sektore fyzického hard disku. Obsahuje zavádzací kód a tabuľku rozdelenia disku tzv. partition tabulku.

4. Štart OS (1) – Win95 • Ukážeme si to na systéme WIN95 • najprv BIOS (Basic Input/Output System) pridelí kartám PnP systémové prostriedky-napr.I/O, IRQ, DMA, ROM • systém si vytvorí hardvérové nastavenie - súčasnú konfiguráciu počítača na základe informácií získaných od BIOSu • sú prečítané súbory CONFIG.SYS a AUTOEXEC.BAT a vykonané všetky ich príkazy • nahrajú sa statické ovládače (tie pre Windows 3.x). Bývajú uložené v súbore SYSTEM.INI. • kvôli práci s ovládačmi sa načítajú súbory WIN.COM (nahráva jednotlivé komponenty Windows 95), VMM32.VXD (pracuje s ovládačmi) a SYSTEM.INI (aby sa z neho načítali údaje neobsiahnuté v registroch)

5. Štart OS (2) – Win95 • prepnutie procesora do 32bitového režimu, zo známych dát BIOSu sa vytvorí hardvérový strom (viditeľný v Správcovi zariadenia), načíta pre jeho jednotlivé prvky  32bitové (dynamické) ovládače a vyrieši prípadné konflikty medzi systémovými zdrojmi jednotlivých zariadení • z disku sa nahrajú do operačnej pamäti zostávajúce komponenty Windows 95: • jadro Windows (súbory KERNEL32.DLL, KRNL386.EXE) • grafické rozhranie (súbory GDI.EXE,GDI32.EXE) • užívateľské rozhranie (súbory USER.EXE, USER32.EXE) • fonty

6. Štart OS (3) – Win XP • Natiahnutie NTLDR ako spúšťača OS s jadrom Windows NT • Čítanie súboru boot.ini, ktorý obsahuje položky pre spustenie (pri multiboote) alebo len informáciu o umiestnení systému pri 1 operačnom systéme •  ak boot.ini chýba, zavádzač sa snaží načítať potrebné informácie zo štandardnej zložky so systémom (C:\Windows) • Spustí sa ntdetect.com, ktorý zozbiera základné informácie o HW, ktorého zoznam dostal od BIOSu • Po tomto kroku má používateľ na krátky čas možnosť stlačenia klávesy F8 pre rozšírené možnosti bootovania

7. Štart OS (4) – Win XP • Natiahnutie jadra systému ntoskrnl.exe a ovládača pre vytvorenie komunikačnej abstraktnej hardvérovej vrstvy hal.dll • V tomto bode je používateľovi ponúknutá možnosť vybrať jeden z hardvérových profilov (ak je ich v systéme viacero) • Načítajú sa ovládače zariadení • Načíta sa bootvid.dll – obrazovka s Windows logom a bežiacim prúžkom • Vytvorí sa HW strom ovládačov a zariadení (podobný ako v správcovi zariadení)

8. Štart OS (5) – Win XP • Načíta sa Session manager (smss.exe), ktorý zaradí do systémových diskov všetky logické jednotky (primountuje) a spustí sa kontrola, či sú všetky disky v poriadku • Vytvorí sa prostredie pre prácu s jadrom OS (win32k.sys) • Vytvorí sa prostredie pre prácu s používateľskými programami (csrss.exe) • Vytvorí sa súbor virtuálnej pamäte (pagefile.sys)

9. Štart OS (6) – Win XP • Naštartuje sa Windows Logon Manager (winlogon.exe) • Načíta sa knižnica s GINA - The Graphical Identification And Authentication • Zobrazí sa prihlasovacie okno pre prístup k používateľským účtom • Používateľ zadá login a heslo, ktoré sa odovzdajú procesu winlogon.exe a ten po nájdení príslušného záznamu v databáze používateľov pridelí používateľovi práva

10. Štart OS (7) – Win XP • Spustia sa programy zadané v registroch v časti • HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\RunOnce • HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\policies\Explorer\Run • HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run • HKCU\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Windows\Run • HKCU\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\Run • HKCU\Software\Microsoft\Windows\CurrentVersion\RunOnce • %ALLUSERSPROFILE%\Start Menu\Programs\Startup\ (please note that this path is localized on non-English versions of Windows) • %USERPROFILE%\Start Menu\Programs\Startup\ (please note that this path is localized on non-English versions of Windows)

11. BIOS (1) • Je napevno napálený v CMOS pamäti priamo na matičnej doske. Je to základný operačný • Je to systém počítača, ktorý po zapnutí vykoná: • test RAM pamäte a prídavných zariadení • základné rutiny potrebné na obsluhu štandardného hardware PC (pevný, pružný disk, klávesnica...) • program pre zahájenie práce zavádzacieho programu (zavádzača systému) skontroluje, či sa na disku, kde je operačný systém, nachádza zavádzač systému, ak áno, načíta ho do RAM a predá mu riadenie PC.

12. BIOS (2) • BIOS umožňuje aj nastavenie základných parametrov pre procesor, disk... čo sa môže využiť na zvýšenie výkonu PC, alebo pri neznaleckom zásahu môže dôjsť k nestabilite systému, prípadne k poškodeniu niektorej súčiastky • Najviac používané BIOS u nás pochádzajú od firiem American Megatrends (AMI) a Phoenix (AWARD). • Veľkou výhodou BIOSu je , že predstavuje štandardizované programové rozhranie. • Keďže vstupné body a parametre procedúr sú jednoznačne definované, teda nezávisí od typu obsluhovanej periférie, alebo na vývoji počítača ani na vývoji Biosu samotného.

13. Funkcie BIOSu • BIOS musí plniť i iné funkcie: • zobrazuje úvodný text po spustení počítača • umožňuje nastaviť základné parametre počítača • zavádza operačný systém • poskytuje operačnému systému prostriedky pre realizáciu viacúrovňového prostredia

14. Konfigurácia v CMOS • Tato pamäť nahrádza konfiguračné prepínače u starších modelov PC a ukladá sa do nej základná konfigurácia počítača. • Keďže je spolu s obvodom reálnych hodín zálohovaná z batérie, je teda nezávislá od napájania počítača. • Je dostupná pomocou svojho radiča a má obsah 64 bajtov

15. POST (1) • Prevádza sa ako nasledujúci krok po štarte počítača. • Tento test overuje prevádzkyschopnosť celého systému. • Najprv sa kontroluje mikroprocesor, potom ROM Biosu, nasleduje kontrola prvých 64kB pamäte (tu potom používa ako pracovnú oblasť), kontroluje funkciu systémového radiča, radiča pamäte a radiče I/O obvodov. • Pokračuje sa kontrolou ostatných periférnych obvodov na základnej doske a nakoniec kartu grafického adaptéra.

16. POST (2) • Pokiaľ sa vyskytne chyba je užívateľ informovaný pípnutím. • Nasleduje zobrazenie hlásenia o verzii Biosu a autorských právach. • Potom testuje a zisťuje veľkosť pamäte, ktorú potom zobrazí v hlásení. • Testujú sa jednotlivé periférie pripojené k počítaču v tomto poradí: Klávesnica, sériové porty, paralelné porty, radič FD a HD. • Pokiaľ odhalí chybu pri týchto testoch zobrazí sa hlásenie.

17. Po POSTe (1) • Po POSTe nasleduje inicializácie periférnych zariadení. Samotný inicializačný program býva však umiestený v Biose týchto prídavných dosiek. • Inštalácia rutín Biosu je nasledujúcim krokom pri štarte. • Bios tu prevádza inicializáciu svojich obslužných rutín. • To sa prevádza tak, že do tabuľky vektorov prerušení umiestni adresy obslužných rutín. • Ich prehľad a popis niektorých z nich je umiestnený tu.

18. Po POSTe (2) • Po inštalácii rutín ROM Biosu sú prehľadané pripojené dosky či neobsahujú vlastný Bios a ak áno predá mu riadenie, aby mohol previesť inicializáciu a presmerovať vektory prerušení (ako napr. INT 10h ,INT 13h). • Posledným krokom je volanie prerušení INT 19h, ktoré natiahne a spustí zavádzač operačného systému z diskety alebo pevného disku a to tak že prehľadáva všetky nainštalované disky. • Ak ho nenájde, pokúsi sa spustiť GW BASIC a pokiaľ sa to nepodarí, vypíše chybové hlásenie a zastaví procesor. • BIOS potom odovzdá operačnému systému informácie o tom, ktorý proces žiada o sprístupnenie alebo uvoľnenie niektorého zariadenia.