Как реализуется первоочередной запуск программы bios при включении пк. Начальный этап загрузки компьютера BIOS
Для конкретизации изложения рассмотрим процесс загрузки компьютера, оснащенного материнской платой, на которой установлен BIOS AWARD и Intel-совместимый микропроцессор, а в качестве ОС - Windows 98.
После нажатия кнопки Power источник питания выполняет самотестирование. Если все напряжения соответствуют номинальным, источник питания спустя 0,1...0,5 с выдает на материнскую плату сигнал PowerGood, а специальный триггер, вырабатывающий сигнал RESET, получив его, снимает сигнал сброса с соответствующего входа микропроцессора. Следует помнить, что сигнал RESET устанавливает сегментные регистры и указатель команд в следующие состояния (неиспользуемые в реальном режиме биты не указываются): CS = FFFFh; IP = 0; DS = SS = ES = 0 и сбрасывает все биты управляющих регистров, а также обнуляет регистры арифметическо-логического устройства. Во время действия сигнала RESET все тристабильные буферные схемы переходят в высокоимпендансное состояние. С момента снятия этого сигнала микропроцессор начинает работу в реальном режиме и в течение примерно 7 циклов синхронизации приступает к выполнению инструкции, считываемой из ROM BIOS по адресу FFFF:0000. Размер области ROM BIOS от этого адреса до конца равен 16 байт, и в ней по указанному адресу записана команда перехода на реально исполняемый код BIOS. В этот момент процессор не может выполнять никакую другую последовательность команд, поскольку нигде в любой из областей памяти, кроме BIOS, ее просто не существует. Последовательно выполняя команды этого кода, процессор реализует функцию начального самотестирования POST (Power-On Self Test). На данном этапе тестируются процессор, память и системные средства ввода/вывода, а также производится конфигурирование программно-управляемых аппаратных средств материнской платы. Часть конфигурирования выполняется однозначно, другая часть может определяться положением джамперов (перемычек или переключателей) системной платы, но ряд параметров возможно (а иногда и необходимо) устанавливать пользователю. Для этих целей служит утилита Setup, встроенная в код BIOS. Параметры конфигурирования, установленные с помощью этой утилиты, запоминаются в энергонезависимой памяти, питаемой от миниатюрной батарейки, размещенной на материнской плате. Часть из них всегда хранится в традиционной CMOS Memory, объединенной с часами и календарем RTC (Real Time Clock). Другая часть (в зависимости от фирмы-производителя) может помещаться и в энергонезависимую (например, флэш) память (NVRAM). Кроме этой части статически определяемых параметров, имеется область энергонезависимой памяти ESCD для поддержки динамического конфигурирования системы Plug and Play, которая может автоматически обновляться при каждой перезагрузке компьютера.
Утилита BIOS Setup имеет интерфейс в виде меню или отдельных окон, иногда даже с поддержкой мыши. Для входа в Setup во время выполнения POST появляется предложение нажать клавишу DEL. В других типах BIOS (в отличие от указанного выше) для этого может использоваться сочетание клавиш Ctrl+Alt+Esc, Ctrl+Esc, клавиша Esc, бывают и другие варианты (например, нажать клавишу F12 в те секунды, когда в правом верхнем углу экрана виден прямоугольник). В последнее время появились версии BIOS, в которых вход в Setup осуществляется нажатием клавиши F2, однако чаще клавиши F1 или F2 используются для вызова меню Setup, если POST обнаружит ошибку оборудования, которая может быть устранена сменой начальных установок. Для некоторых BIOS удержание клавиши INS во время POST позволяет установить настройки по умолчанию, отменяя все "ускорители". Это бывает удобно для восстановления работоспособности компьютера после попыток его неудачного "разгона". Выбранные установки сохраняются при выходе из Setup (по желанию пользователя) и начинают действовать с момента следующего выполнения POST.
При выполнении каждой подпрограммы POST записывает ее сигнатуру (код) в диагностический регистр. Этот регистр физически должен располагаться на специальной плате диагностики (сигнатурном анализаторе, или так называемой POST-карте), устанавливаемой в слот системной шины при анализе неисправности. Такие POST-карты бывают в двух исполнениях: для шин ISA и PCI. На данной плате обязательно устанавливается двухразрядный семисегментный индикатор, высвечивающий содержимое регистра диагностики. Возможно также наличие двоичного индикатора адреса. В пространстве ввода/вывода регистр занимает один адрес, зависящий от архитектуры РС (версии BIOS). Например, для ISA, EISA - 80h; ISA Compaq - 84h; ISA-PS/2 - 90h; для некоторых моделей EISA - 300h; MCA-PS/2 - 680h. Имея в наличии подобный сигнатурный анализатор по индицируемым кодам, можно определить, на каком этапе остановился POST. Зная специфическую таблицу сигнатур для каждой версии BIOS, легко определить неисправность системной платы.
Перечислим в порядке выполнения основные тесты POST для BIOS AWARD V4.51 и их сигнатуры, высвечиваемые POST-картой на индикаторе регистра диагностики. Следует отметить, что далеко не все перечисленные ниже коды видны на индикаторе в процессе нормальной загрузки компьютера: некоторые высвечиваются лишь в том случае, если POST останавливается. Происходит это потому, что многие подпрограммы POST исполняются настолько быстро, что человеческий глаз не в состоянии уследить за индицируемым состоянием регистра диагностики, а некоторые коды появляются только при обнаружении неисправности. Для указанной версии BIOS первой исполняемой сигнатурой в последовательности POST является C0:
C0 - осуществляется программирование регистров микросхемы Host Bridge для установки следующих режимов:
запрещается Internal и External Cache, а также операции с кэш-памятью;
перед запретом Internal Cache очищается;
Shadow RAM запрещается, вследствие чего происходит направление непосредственно к ROM циклов обращения к адресам расположения System BIOS. Эта процедура должна соответствовать конкретному чипсету;
C1 - с помощью последовательных циклов запись/чтение определяется тип памяти, суммарный объем и размещение по строкам. И в соответствии с полученной информацией настраивается DRAM-контроллер. На этом же этапе процессор должен быть переключен в Protected Mode (защищенный режим).
C3 - проверяются первые 256 Кб памяти, которые в дальнейшем будут использованы как транзитный буфер, а также осуществляется распаковка и копирование System BIOS в DRAM.
C6 - по специальному алгоритму определяется наличие, тип и параметры External Cache.
CF - определяется тип процессора, а результат помещается в CMOS. Если по каким-либо причинам определение типа процессора закончилось неудачно, такая ошибка становится фатальной, и система, а соответственно и выполнение POST, останавливается.
05 - осуществляется проверка и инициализация контроллера клавиатуры, однако на данный момент прием кодов нажатых клавиш еще не возможен.
07 - проверяется функционирование CMOS и напряжение питания ее батареи. Если фиксируется ошибка питания, выполнение POST не останавливается, однако BIOS запоминает этот факт. Ошибка при контрольной записи/чтении CMOS считается фатальной, и POST останавливается на коде О7.
BE - программируются конфигурационные регистры Host Bridge и PIIX значениями, взятыми из BIOS.
0A - генерируется таблица векторов прерываний, а также производится первичная настройка подсистемы управления питанием.
0B - проверяется контрольная сумма блока ячеек CMOS, а также, если BIOS поддерживает PnP, выполняется сканирование устройств ISA PnP и инициализация их параметров. Для PCI-устройств устанавливаются основные (стандартные) поля в блоке конфигурационных регистров.
0C - инициализируется блок переменных BIOS.
0D/0E - определяется наличие видеоадаптера путем проверки наличия сигнатуры 55АА по адресу начала Video BIOS (C0000:0000h). Если Video BIOS обнаружен и его контрольная сумма правильная, включается процедура инициализации видеоадаптера. С этого момента появляется изображение на экране монитора, высвечивается заставка видеоадаптера, инициализируется клавиатура. Далее по ходу POST тестируется контроллер DMA и контроллер прерываний.
30/31 - определяется объем Base Memory и External Memory, и с этого момента начинается отображаемый на экране тест оперативной памяти.
3D - инициализируется PS/2 mouse.
41 - производится инициализация подсистемы гибких дисков.
42 - выполняется программный сброс контроллера жестких дисков. Если в Setup указан режим AUTO, производится детектирование устройств IDE, в противном случае параметры устройств берутся из CMOS. В соответствии с конфигурацией системы размаскируются прерывания IRQ14 и IRQ15.
45 - инициализируется сопроцессор FPU.
4E - настраивается клавиатура USB. На данном этапе становится возможен вход в CMOS Setup по нажатию клавиши DEL.
4F - осуществляется запрос на ввод пароля, если это предусмотрено установками CMOS Setup.
52 - производится поиск и инициализация ПЗУ дополнительных BIOS, а также картируется каждая из линий запросов прерывания PCI.
60 - если в Setup включен данный режим, устанавливается антивирусная защита BOOT Sector.
62 - осуществляется автоматический переход на зимнее или летнее время, для клавиатуры настраиваются состояние NumLock и режим автоповтора.
63 - корректируются блоки ESCD (только для PNP BIOS) и производится очистка ОЗУ.
B0 - это состояние записывается в регистр сигнатурного анализатора только в случае наличия ошибок, например, при тесте Extended Memory. Если при работе в Protected Mode сбои отсутствуют, то POST не включает эту ветвь. При наличии страничных нарушений и других исключительных ситуаций управление будет передано на эту процедуру, она выведет код B0 в порт 80(84)h и остановится.
FF - последний этап, на котором подводится итог тестирования, - успешная инициализация аппаратных средств компьютера сопровождается одиночным звуковым сигналом, после чего осуществляется передача управления загрузчику BOOT-сектора.
Порядок поиска загрузочного диска на компьютерах x86 (FDD, жесткие диски IDE и SCSI, устройства CD-ROM) задает BIOS. Современные BIOS позволяют переконфигурировать этот порядок, называемый последовательностью загрузки (boot sequence). Если при этом дисковод A: включен в последовательность загрузки первым и в нем находится дискета, BIOS попытается использовать эту дискету в качестве загрузочной. Если дискеты в дисководе нет, BIOS проверяет первый жесткий диск, который к этому времени уже инициализировался, и выполняет команду INT19h. Процедура обработки прерывания INT19h для загрузки BOOT-сектора должна прочитать сектор с координатами Cylinder:0 Head:0 Sector:1 и поместить его по адресу 0000:7С00h, после чего осуществляется проверка, является ли диск загрузочным. Сектор MBR (Master Boot Record - главная загрузочная запись) на жестком диске находится по тому же физическому адресу, что и BOOT-сектор на дискете (цилиндр 0, сторона 0, сектор 1).
Если при проверке загрузочный сектор не обнаружен, т.е. два последних байта этого сектора (его сигнатура) не равны 55ААh, вызывается прерывание INT18h. При этом на экране появляется предупреждающее сообщение, зависящее от производителя BIOS компьютера.
Сектор MBR записывается на жесткий диск программой FDISK, поэтому если HDD был отформатирован на низком уровне, во всех его секторах находятся нули и, естественно, первый сектор не может содержать необходимой сигнатуры. Отсюда следует, что сообщения об ошибке будут выдаваться, если диск не разбивался на разделы (логические диски). Главная загрузочная запись обычно не зависит от операционной системы (на платформах Intel она используется для запуска любой из операционных систем). Код, содержащийся в главной загрузочной записи, сканирует таблицу разделов (partition table) в поисках активного системного раздела. Если в таблице разделов активный раздел не обнаружен или хотя бы один раздел содержит неправильную метку, а также если несколько разделов помечены как активные, выдается соответствующее сообщение об ошибке.
Код главной загрузочной записи определяет расположение загрузочного (активного) раздела, считывая таблицу разделов, расположенную в конце MBR. Если активный раздел найден, производится чтение его загрузочного сектора и определяется, является ли он действительно загрузочным. Попытка чтения может осуществляться до пяти раз, в противном случае выдается сообщение об ошибке, и система останавливается. Если загрузочный сектор найден, Master Boot Record передает управление коду загрузочного сектора в активном (загрузочном) разделе, который содержит загрузочную программу и таблицу параметров диска. Загрузочный сектор раздела просматривает блок параметров BIOS в поисках расположения корневого каталога, а затем копирует из него в память системный файл IO.SYS (который, по сути, является частью DOS и включает в себя функции файла MSDOS.SYS из предыдущей версии DOS) и передает ему управление. IO.SYS загружает драйверы некоторых устройств и выполняет ряд операций, связанных с загрузкой. Сначала IO.SYS считывает файл MSDOS.SYS. Нужно помнить, что этот файл не похож на одноименные файлы из предыдущих версий DOS. В Windows 98 MSDOS.SYS является текстовым файлом, содержащим опции процедуры запуска. Затем загружается и отображается файл LOGO.SYS (стартовая заставка).
На следующем этапе IO.SYS считывает информацию из системного реестра, а также исполняет файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT (при их наличии в корневом каталоге). При этом загружаются драйверы устройств, работающих в реальном режиме работы процессора, выполняются некоторые системные установки. Ниже приводится неполный список возможных драйверов и программ, загружаемых на данном этапе.
DBLSPACE.BIN или DRVSPACE.BIN. Драйвер сжатия дисков.
HIMEM.SYS. Администратор верхней памяти в реальном режиме работы процессора.
IFSHLP.SYS. Оказывает содействие при загрузке VFAT и прочих файловых систем, поддерживающих Windows 98.
SETVER.EXE. Утилита, подменяющая номер версии операционной системы. Существуют программы, ориентированные на более ранние версии операционных систем и отказывающиеся функционировать под Windows 98. Благодаря SETVER.EXE подобной программе возвращается именно тот номер версии DOS, который ее устраивает.
DOS=HIGH. Загружает DOS в область памяти HMA. Если в файле конфигурации CONFIG. SYS содержится инструкция для загрузки администратора отображаемой памяти EMM386.EXE, в эту строку добавляется параметр UMB, позволяющий EMM386.EXE использовать верхнюю память.
Нужно помнить, что IO.SYS не загружает администратор EMM386.EXE автоматически. Поэтому, если планируется его использование, в файл CONFIG.SYS необходимо вставлять строку DEVICE=EMM386.EXE.
FILES=30. В этой строке определяется число создаваемых дескрипторов файла. Windows 98 не использует это параметр; он включен для совместимости с предыдущими версиями программ.
LASTDRIVE=Z. Здесь определяется последняя буква для логических дисков. Эта опция также введена для обратной совместимости и не используется Windows 98.
BUFFER=30. Определяет число создаваемых файловых буферов. Буферы файлов используются приложениями при вызовах подпрограмм ввода/вывода из файла IO.SYS.
STACKS=9,256. Этой записью определяется число кадров стека и размер каждого кадра.
FCBS=4. Данная команда задает число блоков управления файлом. Оба последних параметра применяются только для обратной совместимости.
На последнем этапе загружается и запускается файл WIN.COM. Он обращается к файлу VMM32.VXD. Если в компьютере установлен достаточный объем ОЗУ, то этот файл загружается в память, в противном случае организуется доступ к этому файлу на жестком диске, что, естественно, увеличивает время загрузки. Загрузчик драйверов реального режима сравнивает копии виртуальных драйверов устройств (VxD) в папке Windows/System/VMM32 и файле VMM32.VXD. Если виртуальный драйвер устройства существует и в папке, и в файле, копия виртуального драйвера "помечается" в файле VMM32.VXD как незагружаемая. Виртуальные драйверы устройств, не загруженные с помощью файла VMM32.VXD, загружаются из раздела файла SYSTEM.INI папки Windows. Во время описанного процесса загрузчик драйверов виртуальных устройств реального режима постоянно проверяет правильность загрузки всех необходимых виртуальных драйверов устройств, а при появлении ошибки при загрузке нужного драйвера он пытается выполнить эту операцию еще раз. После загрузки виртуальные драйверы устройств реального режима инициализируются, затем файл VMM32.VXD переключает процессор в защищенный режим, и начинается процесс инициализации виртуальных драйверов устройств согласно их параметру InitDevice. Процедура загрузки ОС заканчивается загрузкой файлов KRNL32.DLL, GDI.EXE, USER.EXE и EXPLORER.EXE. Если компьютер подключен к сети, то загружается сетевое окружение. Пользователю предлагается ввести имя и пароль для входа в сеть. Затем из системного реестра загружается конфигурация с параметрами, установленными по умолчанию. На последней фазе загрузки операционной системы производится обработка содержимого папки Startup (Автозагрузка) и запускаются указанные в ней программы. После этого ОС готова к работе.
Существует несколько стандартных способов, позволяющих видоизменить описанную выше процедуру запуска:
При исполнении POST на этапе проверки памяти и инициализации загрузочных устройств нажать кнопку клавиатуры DEL для входа в программу Setup;
Вставить перед окончанием теста оборудования загрузочный диск (например, аварийный диск Windows 98);
Внести исправления в файл CONFIG.SYS;
Отредактировать файл AUTOEXEC.BAT.
Помимо них, Windows 98 предоставляет ряд менее очевидных методов для выполнения этой же задачи:
После завершения теста оборудования клавишей F8 вызвать меню Startup;
Отредактировать инструкции запуска системы в файле MSDOS.SYS;
Использовать один из перечисленных методов для "остановки" в режиме DOS, после чего запустить Windows из командной строки с набором необходимых ключей;
Изменить содержимое папки Startup. По материалам сайта
Приветствую, друзья!
На вопрос «что происходит с компьютером сразу после включения» можно дать простой ответ.
Он начинает шуметь вентиляторами, шуршать винчестером, мигать индикаторами, выводить служебные сообщения на экран монитора.
И загружать операционную систему.
Но за этой внешней простотой скрывается кое-что еще. Давайте-ка запасемся «мелкоскопом» и глянем более внимательно, что же именно творится в недрах компьютера!
Источник дежурного напряжения в блоке питания
Сразу отметим, что, если питающий шнур системного блока вставлен в сеть, часть работает, вырабатывая так называемое дежурное напряжение +5 В. Это напряжение питает часть компонентов материнской платы.
Это позволяет включать компьютер не только нажатием кнопки включения, но и нажатием кнопки на клавиатуре, движением мыши или нажатием ее кнопки.
Можно «будить» компьютер и через локальную сеть (при соответствующих настройках Setup).
Эти экзотические функции используются редко. Но при этом часть блока питания работает все время.
Конденсаторы в источнике дежурного напряжения подсыхают и быстрее вырабатывают свой ресурс. К тому же, вероятность выхода из строя источника дежурного напряжения (и, соответственно, всего блока питания) вследствие скачков напряжения в сети повышается.
Поэтому сетевое напряжение в отсутствие работы на блок питания лучше не подавать.
Но каждый раз вынимать вилку шнура из розетки неудобно. Удобно пользоваться специальным фильтром на 5 или 6 розеток с выключателем. Выключатель чаще всего имеет подсветку, что повышает удобство пользования.
При включении компьютера источник дежурного напряжения запускает основной инвертор. Последний вырабатывает основные постоянные напряжения.
Следует отметить, что сразу после запуска основного инвертора выходные напряжения колеблются в течение нескольких десятков или сотен миллисекунд. Это так называемые переходные процессы.
Что такое сигнал «Power Good»и зачем он нужен?
Если процессор будет в это время выполнять какие-то действия, то может быть искажение данных в его регистрах и ячейках оперативной памяти. Поэтому процессор содержит в себе вывод (вход) сброса или обнуления Reset.
Если на нем будет низкий логический уровень (напряжение, близкое к нулю), то процессор будет находиться в состоянии сброса. При этом все его регистры очищаются. Как только логический уровень станет высоким (напряжение станет равным +5 В), процессор стартует, начиная выполнение программы с нулевого адреса.
Сигнал на этот вход подается со специального вывода (вывод 8) разъема блока питания, который называется «Power Good» или «Power OK». Чаще всего он серого цвета.
Напряжение +5 В появляется там с задержкой, к тому времени, как переходные процессы уже закончились.
Бывают случаи (к счастью, достаточно редко), когда блок питания вырабатывает все основные напряжения в пределах нормы, а сигнал «Power Good» отсутствует. И компьютер при вроде бы исправном блоке питания не стартует. Это может ввести в ступор неопытного ремонтника.
Решается проблема ремонтом (или заменой) блока питания.
Как работает POST и что это такое?
Если все напряжения в норме и присутствует сигнал «Power Good», начинается выполнение программы POST (Power-On Self Test).
Это программа встроена (еще говорят «прошита») в BIOS (Basic Input Output System, базовая система ввода-вывода) материнской платы.
Процессор посылает тестовые сигналы на оборудование, которое имеется на борту и определяет их наличие (или отсутствие) и исправность.
Проверяется наличие винчестера, приводов DVD, видеоподсистемы, устройств ввода (мыши, клавиатуры) и другого оборудования. Кроме того, производится быстрый тест памяти. Надо сказать, что тест памяти, заложенный в программе POST, именно быстрый.
Он может не выявить всех возможных ошибок памяти. Бывали случаи, когда этот тест проходил нормально. Но потом компьютер в процессе работы обращался к дефектной ячейке памяти и выпадал в «синий экран смерти».
Существуют специальные (расширенные) тесты памяти, позволяющие сделать однозначный вывод о работоспособности ячеек модулей памяти. Такие тесты длятся достаточно долго и записывают в каждую ячейку самые различные кодовые последовательности.
Если в ячейку записались одни данные, а считались другие – ячейка считается дефектной.
Такой модуль подлежит замене.
BIOS Setup и Hardware Monitor
Если все оборудование в норме, программа POST издает короткий звуковой сигнал и обращается дальше к программе настройки (также «зашитой» в BIOS) Setup. Программа BIOS Setup имеет систему вложенных меню, которые можно увидеть на экране монитора.
Чтобы их увидеть, надо во время процедуры POST (сразу после включения) периодически кратковременно нажимать на клавиши Del, F2, F10 или другие (зависит от производителя BIOS и компьютера).
В настройках можно устанавливать дату, время, источник загрузки системы, константы, определяющие работу процессора, памяти и множество других параметров. Можно увидеть и параметры – напряжения блока питания, обороты вентиляторов, температуру процессора.
Это чрезвычайно полезная информация, позволяющая определить причины нестабильной работы компьютера.
Отметим, что если сразу после старта компьютера температура процессора достигает 50-60 градусов Цельсия и выше, то это говорит о проблемах с его охлаждением.
Часто BIOS Setup можно настроить так, что эти параметры будут выводиться при старте компьютера (перед загрузкой операционной системы).
И не нужно будет каждый раз входит в Setup. Но эти служебная информация будет пребывать на экране недолго, не более 2 секунд. Чтобы внимательно посмотреть на все параметры, надо нажать кнопку Pause на клавиатуре.
Отметим, что все эти параметры можно посмотреть и другим способом, уже после загрузки операционной системы. Для этого можно использовать программы Aida, Everest и им подобные.
Настройки BIOS Setup – это отдельная большая (и сложная для начинающих) тема, об этом мы расскажем в следующих постах. Пока скажем только об опциях выхода из программы настройки. В большинстве случаев могут быть следующие опции:
Если вы плохо ориентируетесь в опциях BIOS Setup (или забыли, что меняли), то при выходе из нее используйте опцию «Exit without saving» (выйти без записи). И все, что вы случайно «наклацали», не запишется.
Запуск компьютера - не просто его включение. Включение - это событие, а запуск - процесс. Он растянут во времени и происходит под внешним управлением. В зависимости оттого, кто является управляющей стороной, в запуске компьютера можно выделить три этапа.
Первый этап
На первом этапе запуском управляет человек. Предварительно он должен убедиться в том, что клавиатура - основное устройство управления - имеется в наличии и подключена, а электропитание подано. Для инициализации запуска достаточно нажать кнопку на лицевой панели - далее процесс развивается автоматически.
Если на самом деле автоматический запуск не требуется, а такое бывает при проведении ремонтно-восстановительных работ, первый этап - самое замечательное время, чтобы перехватить управление у автоматики и взять его на себя. Делается это с помощью клавиатуры. Подробности - ниже.
Второй этап
На втором этапе запуском компьютера управляют устройства. Точнее - материнская плата . Еще точнее - микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), находящаяся на ней. Совсем точно - пакет встроенных программ, который называется BIOS. Как настроить Boot menu в BOIS Вы можете прочитать в другой инструкции.
Третий этап
К третьему этапу компьютер подходит после того, как система BIOS запустит программы, позволяющие читать данные, записанные на внутренних и внешних дисковых носителях. Цель третьего этапа - загрузить операционную систему. На самом деле этот этап сам разбивается на несколько этапов, но мы так далеко погружаться не будем.
Как и на втором этапе, управляющее стороной третьего этапа запуска является программа. Только теперь она не «зашита» в ПЗУ материнской платы, а берется с того диска, который назначен системным. Эта программа - первоначальный загрузчик операционной системы.
Если человека по каким-то причинам не устраивает, какую операционную систему загружает первоначальный загрузчик и в каком режиме он ее запускает, в работу загрузчика можно вмешаться. То есть, управление начальной загрузкой человек может взять на себя. Обычно этого не делают, но если надо выполнить какие-то специфические действия или устранить обнаруженные неполадки, возможность управления начальной загрузкой бывает весьма полезной.
Вмешательство с целью управления начальной загрузкой должно происходить сразу после того, как на экране появятся сведения о распознанных дисковых накопителях.
3.3. Процесс загрузки компьютера
Многие, прочитав заглавие, улыбнутся: ну что же здесь сложного? Однако вдумайтесь: что же происходит с ПК после нажатия кнопки Power (включение питания) ? Этот вопрос редко задают себе как начинающие, так и опытные пользователи. Автору приходилось задавать его и специалистам в области компьютерной техники, но исчерпывающих ответов было мало. Тем не менее, при сбоях или отказе компьютера знание основ процесса начальной загрузки во многих случаях помогает обнаружить или быстро локализовать неисправность.
Для конкретизации изложения рассмотрим процесс загрузки компьютера, оснащённого материнской платой, на которой установлен BIOS AWARD и Intel-совместимый микропроцессор, а в качестве ОС – Windows 98.
После нажатия кнопки Power источник питания выполняет самотестирование. Если все напряжения соответствуют номинальным, источник питания спустя 0,1...0,5 с выдаёт на материнскую плату сигнал PowerGood, а специальный триггер, вырабатывающий сигнал RESET, получив его, снимает сигнал сброса с соответствующего входа микропроцессора. Следует помнить, что сигнал RESET устанавливает сегментные регистры и указатель команд в следующие состояния (не используемые в реальном режиме биты не указываются) : CS = FFFFh; IP = 0; DS = SS = ES = 0 и сбрасывает все биты управляющих регистров, а также обнуляет регистры арифметическо-логического устройства. Во время действия сигнала RESET все три стабильные буферные схемы переходят в высоко импендансное состояние. С момента снятия этого сигнала микропроцессор начинает работу в реальном режиме и в течение примерно 7 циклов синхронизации приступает к выполнению инструкции, считываемой из ROM BIOS по адресу FFFF:0000. Размер области ROM BIOS от этого адреса до конца равен 16 байт, и в ней по указанному адресу записана команда перехода на реально исполняемый код BIOS. В этот момент процессор не может выполнять никакую другую последовательность команд, поскольку нигде в любой из областей памяти, кроме BIOS, её просто не существует. Последовательно выполняя команды этого кода, процессор реализует функцию начального самотестирования POST (Power-On Self Test) . На данном этапе тестируются процессор, память и системные средства ввода/вывода, а также производится конфигурирование программно-управляемых аппаратных средств материнской платы. Часть конфигурирования выполняется однозначно, другая часть может определяться положением джамперов (перемычек или переключателей) системной платы, но ряд параметров возможно (а иногда и необходимо) устанавливать пользователю. Для этих целей служит утилита Setup, встроенная в код BIOS. Параметры конфигурирования, установленные с помощью этой утилиты, запоминаются в энергонезависимой памяти, питаемой от миниатюрной батарейки, размещённой на материнской плате. Часть из них всегда хранится в традиционной CMOS Memory, объединённой с часами и календарём RTC (Real Time Clock) . Другая часть (в зависимости от фирмы-производителя) может помещаться и в энергонезависимую (например, флэш) память (NVRAM) . Кроме этой части статически определяемых параметров, имеется область энергонезависимой памяти ESCD для поддержки динамического конфигурирования системы Plug and Play, которая может автоматически обновляться при каждой перезагрузке компьютера.
Утилита BIOS Setup имеет интерфейс в виде меню или отдельных окон, иногда даже с поддержкой мыши. Для входа в Setup во время выполнения POST появляется предложение нажать клавишу DEL. В других типах BIOS (в отличие от указанного выше) для этого может использоваться сочетание клавиш Ctrl+Alt+Esc, Ctrl+Esc, клавиша Esc, бывают и другие варианты (например, нажать клавишу F12 в те секунды, когда в правом верхнем углу экрана виден прямоугольник) . В последнее время появились версии BIOS, в которых вход в Setup осуществляется нажатием клавиши F2, однако чаще клавиши F1 или F2 используются для вызова меню Setup, если POST обнаружит ошибку оборудования, которая может быть устранена сменой начальных установок. Для некоторых BIOS удержание клавиши INS во время POST позволяет установить настройки по умолчанию, отменяя все ускорители . Это бывает удобно для восстановления работоспособности компьютера после попыток его неудачного «разгона». Выбранные установки сохраняются при выходе из Setup (по желанию пользователя) и начинают действовать с момента следующего выполнения POST.
При выполнении каждой подпрограммы POST записывает её сигнатуру (код) в диагностический регистр. Этот регистр физически должен располагаться на специальной плате диагностики (сигнатурном анализаторе, или так называемой POST-карте) , устанавливаемой в слот системной шины при анализе неисправности. Такие POST-карты бывают в двух исполнениях: для шин ISA и PCI. На данной плате обязательно устанавливается двухразрядный семисегментный индикатор, высвечивающий содержимое регистра диагностики. Возможно также наличие двоичного индикатора адреса. В пространстве ввода/вывода регистр занимает один адрес, зависящий от архитектуры РС (версии BIOS) . Например, для ISA, EISA – 80h; ISA Compaq – 84h; ISA-PS/2 – 90h; для некоторых моделей EISA – 300h; MCA-PS/2 – 680h. Имея в наличии подобный сигнатурный анализатор по индицируемым кодам, можно определить, на каком этапе остановился POST. Зная специфическую таблицу сигнатур для каждой версии BIOS, легко определить неисправность системной платы.
Перечислим в порядке выполнения основные тесты POST для BIOS AWARD V4.51 и их сигнатуры, высвечиваемые POST-картой на индикаторе регистра диагностики. Следует отметить, что далеко не все перечисленные ниже коды видны на индикаторе в процессе нормальной загрузки компьютера: некоторые высвечиваются лишь в том случае, если POST останавливается. Происходит это потому, что многие подпрограммы POST исполняются настолько быстро, что человеческий глаз не в состоянии уследить за индицируемым состоянием регистра диагностики, а некоторые коды появляются только при обнаружении неисправности. Для указанной версии BIOS первой исполняемой сигнатурой в последовательности POST является C0:
- C0 – осуществляется программирование регистров микросхемы Host Bridge для установки следующих режимов:
- запрещается Internal и External Cache, а также операции с кэш-памятью;
- перед запретом Internal Cache очищается;
- Shadow RAM запрещается, вследствие чего происходит направление непосредственно к ROM циклов обращения к адресам расположения System BIOS. Эта процедура должна соответствовать конкретному чипсету;
- далее программируются РIIХ ресурсы: контроллер DMA, контроллер прерываний, таймер, блок RTC. При этом контроллер DMA переводится в пассивный режим.
Порядок поиска загрузочного диска на компьютерах x86 (FDD, жёсткие диски IDE и SCSI, устройства CD-ROM) задаёт BIOS. Современные BIOS позволяют переконфигурировать этот порядок, называемый последовательностью загрузки (boot sequence) . Если при этом дисковод A: включён в последовательность загрузки первым и в нём находится дискета, BIOS попытается использовать эту дискету в качестве загрузочной. Если дискеты в дисководе нет, BIOS проверяет первый жёсткий диск, который к этому времени уже инициализировался, и выполняет команду INT19h. Процедура обработки прерывания INT19h для загрузки BOOT-сектора должна прочитать сектор с координатами Cylinder:0 Head:0 Sector:1 и поместить его по адресу 0000:7С00h, после чего осуществляется проверка, является ли диск загрузочным. Сектор MBR (Master Boot Record – главная загрузочная запись) на жёстком диске находится по тому же физическому адресу, что и BOOT-сектор на дискете (цилиндр 0, сторона 0, сектор 1) .
Если при проверке загрузочный сектор не обнаружен, т.е. два последних байта этого сектора (его сигнатура) не равны 55ААh, вызывается прерывание INT18h. При этом на экране появляется предупреждающее сообщение, зависящее от производителя BIOS компьютера.
Сектор MBR записывается на жёсткий диск программой FDISK, поэтому если HDD был отформатирован на низком уровне, во всех его секторах находятся нули и, естественно, первый сектор не может содержать необходимой сигнатуры. Отсюда следует, что сообщения об ошибке будут выдаваться, если диск не разбивался на разделы (логические диски) . Главная загрузочная запись обычно не зависит от операционной системы (на платформах Intel она используется для запуска любой из операционных систем) . Код, содержащийся в главной загрузочной записи, сканирует таблицу разделов (partition table) в поисках активного системного раздела. Если в таблице разделов активный раздел не обнаружен или хотя бы один раздел содержит неправильную метку, а также, если несколько разделов помечены как активные, выдаётся соответствующее сообщение об ошибке.
Код главной загрузочной записи определяет расположение загрузочного (активного) раздела, считывая таблицу разделов, расположенную в конце MBR. Если активный раздел найден, производится чтение его загрузочного сектора и определяется, является ли он действительно загрузочным. Попытка чтения может осуществляться до пяти раз, в противном случае выдаётся сообщение об ошибке, и система останавливается. Если загрузочный сектор найден, Master Boot Record передаёт управление коду загрузочного сектора в активном (загрузочном) разделе, который содержит загрузочную программу и таблицу параметров диска. Загрузочный сектор раздела просматривает блок параметров BIOS в поисках расположения корневого каталога, а затем копирует из него в память системный файл IO.SYS (который, по сути, является частью DOS и включает в себя функции файла MSDOS.SYS из предыдущей версии DOS) и передаёт ему управление. IO.SYS загружает драйверы некоторых устройств и выполняет ряд операций, связанных с загрузкой. Сначала IO.SYS считывает файл MSDOS.SYS. Нужно помнить, что этот файл не похож на одноимённые файлы из предыдущих версий DOS. В Windows 98 MSDOS.SYS является текстовым файлом, содержащим опции процедуры запуска. Затем загружается и отображается файл LOGO.SYS (стартовая заставка) .
На следующем этапе IO.SYS считывает информацию из системного реестра, а также исполняет файлы CONFIG.SYS и AUTOEXEC.BAT (при их наличии в корневом каталоге) . При этом загружаются драйверы устройств, работающих в реальном режиме работы процессора, выполняются некоторые системные установки. Ниже приводится неполный список возможных драйверов и программ, загружаемых на данном этапе.
DBLSPACE.BIN или DRVSPACE.BIN. Драйвер сжатия дисков.
HIMEM.SYS. Администратор верхней памяти в реальном режиме работы процессора.
IFSHLP.SYS. Оказывает содействие при загрузке VFAT и прочих файловых систем, поддерживающих Windows 98.
SETVER.EXE. Утилита, подменяющая номер версии операционной системы. Существуют программы, ориентированные на более ранние версии операционных систем и отказывающиеся функционировать под Windows 98. Благодаря SETVER.EXE подобной программе возвращается именно тот номер версии DOS, который её устраивает.
DOS=HIGH. Загружает DOS в область памяти HMA. Если в файле конфигурации CONFIG.SYS содержится инструкция для загрузки администратора отображаемой памяти EMM386.EXE, в эту строку добавляется параметр UMB, позволяющий EMM386.EXE использовать верхнюю память. Нужно помнить, что IO.SYS не загружает администратор EMM386.EXE автоматически. Поэтому, если планируется его использование, в файл CONFIG.SYS необходимо вставлять строку DEVICE=EMM386.EXE.
FILES=30. В этой строке определяется число создаваемых дескрипторов файла. Windows 98 не использует это параметр; он включён для совместимости с предыдущими версиями программ.
LASTDRIVE=Z. Здесь определяется последняя буква для логических дисков. Эта опция также введена для обратной совместимости и не используется Windows 98.
BUFFER=30. Определяет число создаваемых файловых буферов. Буферы файлов используются приложениями при вызовах подпрограмм ввода/вывода из файла IO.SYS.
STACKS=9,256. Этой записью определяется число кадров стека и размер каждого кадра.
FCBS=4. Данная команда задает число блоков управления файлом. Оба последних параметра применяются только для обратной совместимости.
На последнем этапе загружается и запускается файл WIN.COM. Он обращается к файлу VMM32.VXD. Если в компьютере установлен достаточный объём ОЗУ, то этот файл загружается в память, в противном случае организуется доступ к этому файлу на жёстком диске, что, естественно, увеличивает время загрузки. Загрузчик драйверов реального режима сравнивает копии виртуальных драйверов устройств (VxD) в папке Windows/System/VMM32 и файле VMM32.VXD. Если виртуальный драйвер устройства существует и в папке и в файле, копия виртуального драйвера ”помечается” в файле VMM32.VXD как незагружаемая. Виртуальные драйверы устройств, не загруженные с помощью файла VMM32.VXD, загружаются из раздела файла SYSTEM.INI папки Windows. Во время описанного процесса загрузчик драйверов виртуальных устройств реального режима постоянно проверяет правильность загрузки всех необходимых виртуальных драйверов устройств, а при появлении ошибки при загрузке нужного драйвера он пытается выполнить эту операцию ещё раз. После загрузки виртуальные драйверы устройств реального режима инициализируются, затем файл VMM32.VXD переключает процессор в защищённый режим, и начинается процесс инициализации виртуальных драйверов устройств согласно их параметру Init Device. Процедура загрузки ОС заканчивается загрузкой файлов KRNL32.DLL, GDI.EXE, USER.EXE и EXPLORER.EXE. Если компьютер подключён к сети, то загружается сетевое окружение. Пользователю предлагается ввести имя и пароль для входа в сеть. Затем из системного реестра загружается конфигурация с параметрами, установленными по умолчанию. На последней фазе загрузке операционной системы производится обработка содержимого папки Startup и запускаются указанные в ней программы. После этого ОС готова к работе.
Существует несколько стандартных способов, позволяющих видоизменить описанную выше процедуру запуска:
- при исполнении POST на этапе проверки памяти и инициализации загрузочных устройств нажать кнопку клавиатуры DEL для входа в программу Setup;
- вставить перед окончанием теста оборудования загрузочный диск (например, аварийный диск Windows 98) ;
- внести исправления в файл CONFIG.SYS;
- отредактировать файл AUTOEXEC.BAT.
Помимо них, Windows 98 предоставляет ряд менее очевидных методов для выполнения этой же задачи:
- после завершения теста оборудования клавишей F8 вызвать меню Startup;
- отредактировать инструкции запуска системы в файле MSDOS.SYS;
- использовать один из перечисленных методов для ”остановки” в режиме DOS, после чего запустить Windows из командной строки с набором необходимых ключей;
- изменить содержимое папки Startup.
Загрузка операционной системы является сложным процессом и состоит из нескольких этапов.
Немногие пользователи ПК знают, что происходит после нажати кнопки Power с их компьютером. Итак, поехали!
1. После включения питания ПК начинается процесс его автоматического тестирования, тот, что выполняется под управлением программы BIOS. Если на этом этапе будет найдено неисправное оборудование, то загрузка компьютера остановится с выводом на экран соответствующего сообщения либо звуковых сигналов.
2.После завершения автоматического тестирования BIOS ищет загрузочный сектор на дискете, HDD, компакт-диске либо ином носителе, поддерживаемом системной платой. Порядок поиска загрузочного сектора задается с поддержкой , описание которых можно обнаружить в инструкции к
3. После определения загрузочного диска с него загружается содержимое первого сектора диска, в котором находится основная загрузочная запись (Master Boot Record, MBR). В MBR также содержится таблица разделов диска, один из которых должен быть помечен как активный.
4. MBR находит активный раздел и передает управление загрузочной записи, которая должна находиться в первом секторе активного раздела. С подмогой загрузочной записи запускается менеджер загрузки Windows 7 (файл bootmgr, тот, что находится в корневой папке активного раздела).
5.Менеджер загрузки считывает данные конфигурации системы ПК, которые хранятся в файле BCD (Boot Configuration Data). При наличии нескольких записей в файле BCD будет отображено меню выбора операционной системы. Файл BCD находится в папке Boot активного раздела.
6. После выбора системы запускаются модуль загрузки операционной системы Winload. exe, компоненты ядра Ntoskrnl. exe и Hal. dll, системные службы и другие компоненты - данный этап сопровождается итогом анимированного экрана с логотипом Windows.
7. Загружается процесс winlogon. exe, тот, что управляет входом пользователей в систему. Если на компьютере имеется одна учетная запись, не защищенная паролем, вход будет исполнен автоматически. В другом случае система будет ждать выбора имени пользователя и ввода пароля.
8. В процессе входа в систему запускаются элементы автозагрузки, которые прописаны в реестре Windows 7 и папке Автозагрузка.
Исходя из изреченного выше, дозволено сделать итог, что для удачной загрузки Windows 7 нужны следующие данные.
Нынешние настройки BIOS обязаны обеспечивать загрузку с HDD, на котором установлена Windows 7. Если в BIOS установлена первоочередная загрузка со сменных носителей, следует также извлечь диски из приводов.
В первом секторе жесткого диска обязаны присутствовать верная основная загрузочная запись и таблица разделов, один из которых должен быть помечен как активный.
На активном разделе должна быть загрузочная запись Windows 7, а в его корневой папке должен находиться файл bootmgr.
В папке Boot активный раздела должен присутствовать файл BCD, содержащий верные записи об установленных операционных системах.
Примечание
в качестве 2-й операционной системы активный традиционно является раздел, на котором установлена предыдущая версия Windows. Именно там находятся файл bootmgr и папка Boot. Если же вы исполняли разбивку жесткого диска на разделы средствами Windows 7, то активным будет назначен спрятанный раздел размером около 100 Мбайт.
Если компьютер не загружается, попытайтесь узнать, на каком именно этапе происходит остановка. Сообщение, которое выводится при прекращении загрузки системы, обычно разрешает достаточно верно определить возникшую загвоздку.
Не поленитесь при необходимости перевести его с английского языка. Если вам не удалось обнаружить место ошибки по сообщениям либо загрузка останавливается без их возникновения, испробуйте воспользоваться следующими советами.
Посмотрите, отображается ли на экране меню выбора операционной системы либо меню дополнительных вариантов загрузки. Если нет, испробуйте в процессе загрузки несколько раз нажать клавишу F8. Если меню выбора вариантов загрузки не удалось вывести на экран, причинами могут быть ошибки оборудования, неправильные параметры BIOS, поврежденные загрузочные секторы либо файлы (см. этапы 1-5 описанной выше последовательности ).
Если меню загрузки отображается, но сразу после выбора операционной системы запуск останавливается, допустимо, в файле BCD содержатся ложные записи.
Если запуск останавливается позже итога анимированного экрана с логотипом Windows, возможно, поводом сбоя является драйвер устройства либо системная служба.
Как создать слой в Автокаде?
Iframe и Frame — что это такое и как лучше использовать фреймы в Html Как выглядит фрейм
Сетевая карта wi-fi: виды, принцип работы и подключение Как работает сетевой адаптер wifi