Τι είναι το Bootloader; Πώς λειτουργεί ένα Bootloader;

Ένα bootloader είναι πολύ σημαντικό για λειτουργικά συστήματα. Ωστόσο, συχνά παραβλέπεται ως βασικό στοιχείο των υπολογιστών. Αυτό συμβαίνει επειδή παίζει το ρόλο του στο παρασκήνιο, συμβάλλοντας στην ενεργοποίηση του σωστού λειτουργικού συστήματος. Οι περισσότερες από τις πλακέτες επεξεργαστών στις συσκευές μας έχουν προεγκατεστημένα προγράμματα. Αυτά τα προγράμματα είναι γνωστά ως bootloaders.

Αυτό το άρθρο εξηγεί τι είναι ένας bootloader και πώς λειτουργεί. Αν σας ενδιαφέρει να μάθετε τι είναι το bootloader και πώς λειτουργεί, αυτό το άρθρο είναι για εσάς.

Τι είναι το Bootloader

Όταν είναι ενεργοποιημένος, ένας υπολογιστής έχει καθαρή κατάσταση. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχουν προγράμματα στη μνήμη του και ότι δεν είναι δυνατή η πρόσβαση στα στοιχεία του.

Ένα bootloader βοηθά να φορτώσει το λειτουργικό σύστημα ή το περιβάλλον χρόνου εκτέλεσης για να προσθέσει προγράμματα στη μνήμη και να παρέχει πρόσβαση σε στοιχεία. Απαιτείται η εκτέλεση της διαδικασίας εκκίνησης, η προετοιμασία του υλικού και ο έλεγχος στον πυρήνα, ο οποίος αρχικοποιεί το λειτουργικό σύστημα.

BIOS

Τα βασικά στοιχεία ενός bootloader περιλαμβάνουν το βασικό σύστημα εισόδου / εξόδου (BIOS), το firmware που βρίσκεται στη μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM) ενός υπολογιστή. Όταν ο υπολογιστής είναι ενεργοποιημένος, το BIOS εκτελείται πριν εκτελεστεί οποιοδήποτε άλλο πρόγραμμα.

Το BIOS αποτελείται από τα ακόλουθα:

• POST (Power On Self Test)
• Φορτωτής τομέα εκκίνησης
• Το BIOS διακόπτει
• Μενού ρύθμισης

Το μενού ρύθμισης βοηθά στην προσαρμογή των παραμέτρων του bootloader. Οι σύγχρονες εκδόσεις BIOS χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό διαφορετικών παραμέτρων. Αυτό περιλαμβάνει τη σειρά εκκίνησης, η οποία καθορίζει τις συσκευές Το BIOS ελέγχει πριν από την εκκίνηση.

Ο φορτωτής τομέα εκκίνησης φορτώνει τον πρώτο τομέα 512 byte από το δίσκο εκκίνησης στη μνήμη RAM. Απαιτείται να διατηρηθεί το πρώτο διαθέσιμο μπλοκ μνήμης ή τομέας στο μέσο για εγγραφή.

Σχετιζομαι με: Τρόπος πρόσβασης στο BIOS σε υπολογιστή με Windows 8

Οι διακοπές BIOS είναι προγράμματα οδήγησης συσκευών στα οποία βασίζονται οι φορτωτές εκκίνησης για πρόσβαση στην οθόνη, το πληκτρολόγιο και τους δίσκους. Δεν χρησιμοποιούν όλα τα λειτουργικά συστήματα διακοπές BIOS.

Εκτός από το BIOS, υπάρχουν ROM επέκτασης. Το κύριο BIOS μπορεί να ξεκινήσει την επέκταση ROM.

Το bootloader αποτελείται συνήθως από τρία προγράμματα:

• Ένα πρόγραμμα τομέα εκκίνησης που φορτώνεται απευθείας από το BIOS κατά την εκκίνηση
• Ένα πρόγραμμα δεύτερου σταδίου που φορτώνεται από το πρόγραμμα τομέα εκκίνησης για την ολοκλήρωση της διαδικασίας εκκίνησης
• Ένα πρόγραμμα εγκατάστασης bootloader για εγκατάσταση του bootloader και του προγράμματος δεύτερου σταδίου στο δίσκο εκκίνησης.

BIOS UEFI

Οι εξελισσόμενες απαιτήσεις των χρηστών υπολογιστών οδήγησαν στη δημιουργία ενός σύγχρονου διαδόχου του BIOS.

Το UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) είναι ένα μίνι λειτουργικό σύστημα που φορτώνει το bootloader στη μνήμη προτού εκτελέσει πρόσθετες λειτουργικές ρουτίνες.

Ενώ μοιράζεται κάποιες ομοιότητες με το BIOS, αρκετές βασικές διαφορές έχουν οδηγήσει πολλούς να θεωρήσουν το UEFI ως επέκταση και όχι ως αντικατάσταση του παραδοσιακού BIOS.

Μία από τις κύριες διαφορές μεταξύ του UEFI και του BIOS είναι ο τρόπος με τον οποίο το UEFI παρέχει μια λειτουργική διεπαφή για υπολογιστές και χρησιμοποιεί νέους μηχανισμούς και λειτουργίες. Επιπλέον, ενώ το UEFI δεν καθορίζει τον τρόπο προγραμματισμού του υλικολογισμικού στο σύνολό του, επηρεάζει τη διεπαφή μεταξύ του υλικολογισμικού και του λειτουργικού συστήματος.

Το πρόγραμμα UEFI βρίσκεται μόνιμα σε ένα τσιπ μνήμης στη μητρική πλακέτα. Αυτό σημαίνει ότι διατηρείται ακόμη και όταν δεν υπάρχει δύναμη. Ένα μοναδικό λειτουργικό επίπεδο χρησιμοποιείται για την επικοινωνία μεταξύ του υλικολογισμικού και του λειτουργικού συστήματος. Η λειτουργία UEFI μπορεί να αρχικοποιηθεί πριν από την εκκίνηση του λειτουργικού συστήματος.

Μερικά από τα βασικά πλεονεκτήματα του UEFI περιλαμβάνουν:

• Δεν απαιτεί ενεργό λειτουργικό σύστημα για λειτουργικότητα δικτύου
• Καλύτερη χρηστικότητα μέσω της χρήσης ενός ποντικιού υπολογιστή και ενός γραφικού περιβάλλοντος χρήστη
• Βελτιωμένη ασφάλεια μέσω της δυνατότητας Secure Boot
• Μια ευέλικτη δομοστοιχειωτή δομή που την βοηθά να προσαρμοστεί σε ειδικά περιβάλλοντα υλικού και προφίλ απαιτήσεων
• Boot manager, ο οποίος διαχειρίζεται διαφορετικούς bootloaders για διάφορα λειτουργικά συστήματα
• Ένα εργαλείο γραμμής εντολών για την πραγματοποίηση διαγνωστικών και την αντιμετώπιση προβλημάτων

Ο σκοπός του Secure Boot είναι η βελτίωση της ασφάλειας. Τμήματα του υλικολογισμικού UEFI, του bootloader και του πυρήνα του λειτουργικού συστήματος πρέπει να επαληθευτούν πριν από την εκκίνηση. Τα στοιχεία επαληθεύονται χρησιμοποιώντας κρυπτογραφικές ψηφιακές υπογραφές στη βάση δεδομένων υπογραφής του υλικολογισμικού UEFI. Η εκκίνηση του συστήματος μπορεί να ακυρωθεί εάν δεν περάσει ο έλεγχος ασφαλείας.

Σε επαγγελματικά περιβάλλοντα, το Secure Boot χρησιμοποιείται συνήθως με ένα στοιχείο υλικού. ο Το Trusted Platform Module (TPM) είναι ένα βασικό στοιχείο του Secure Boot, παρέχοντας δυνατότητες ασφαλείας για υπολογιστές.

Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο εκκίνησης συστήματος BIOS, τα ακόλουθα πλεονεκτήματα μπορούν να αποκτηθούν από την UEFI και η GPT προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα:

• Επιτρέπει την εγκατάσταση πολλαπλών λειτουργικών συστημάτων με τους δικούς τους διαχειριστές εκκίνησης ταυτόχρονα.
• Εκκίνηση γρηγορότερα από τα παλαιά συστήματα BIOS
• Υποστηρίζει εφαρμογές πριν από την εκκίνηση

Αυτές τις μέρες, ένα NVRAM (μη πτητική μνήμη τυχαίας προσπέλασης) χρησιμοποιείται για ρυθμίσεις που σχετίζονται με την εκκίνηση. Οι ρυθμίσεις αποθηκεύονται μετά την απενεργοποίηση του υπολογιστή. Χρησιμοποιείται μικρή ποσότητα ισχύος από τη μητρική μπαταρία.

Πώς λειτουργεί ένα Bootloader;

Μετά την ενεργοποίηση ενός υπολογιστή, εμφανίζονται πληροφορίες σχετικά με το εγκατεστημένο υλικό στην οθόνη. Ο bootloader τοποθετεί το λειτουργικό του σύστημα στη μνήμη. Το βασικό σύστημα εισόδου / εξόδου (BIOS) πραγματοποιεί δοκιμές πριν μεταφέρει τον έλεγχο στο Master Boot Record (MBR), το οποίο περιέχει το boot loader.

Πολλοί bootloaders έχουν ρυθμιστεί ώστε να δίνουν στους χρήστες διαφορετικές επιλογές εκκίνησης. Οι επιλογές περιλαμβάνουν διαφορετικά λειτουργικά συστήματα, διαφορετικές εκδόσεις του ίδιου λειτουργικού συστήματος, επιλογές φόρτωσης λειτουργικού συστήματος και προγράμματα που εκτελούνται χωρίς λειτουργικό σύστημα.

Σχετιζομαι με: Τρόπος απενεργοποίησης της ασφαλούς εκκίνησης UEFI σε διπλή εκκίνηση οποιουδήποτε συστήματος

Σε ορισμένες περιπτώσεις, μια συσκευή μπορεί να έχει δύο λειτουργικά συστήματα. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν bootloaders σε αυτές τις συσκευές για να ξεκινήσουν το σωστό λειτουργικό σύστημα που προτιμούν οι χρήστες αυτόματα. Ένα bootloader μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την εκκίνηση του λειτουργικού συστήματος σε ασφαλή λειτουργία για ανάκτηση.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα bootloader για εκκίνηση σε ένα πρόγραμμα χωρίς να χρειάζεται να ξεκινήσετε το λειτουργικό σύστημα. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο με συσκευές όπως κονσόλες παιχνιδιών. Αφού εισαχθεί ο δίσκος παιχνιδιού στην κονσόλα και ενεργοποιηθεί η κονσόλα, ο χρήστης μεταφέρεται κατευθείαν στο παιχνίδι αντί για την οθόνη καλωσορίσματος.

Εξαιρέσεις και διακοπές

Τα bootloaders είναι πολύ σημαντικά για τη διατήρηση της ασφάλειας και της αρχιτεκτονικής του λογισμικού. Οι εξαιρέσεις και οι διακοπές μπορούν να αντιμετωπιστούν διαφορετικά από bootloaders και εφαρμογές. Η μέθοδος με την οποία συνδέεται το υλικό και το λογισμικό επηρεάζει άμεσα τον τρόπο λειτουργίας των εξαιρέσεων και των διακοπών και επηρεάζει τη λειτουργικότητα του bootloader.

5 τρόποι επίλυσης λείπουν Ρυθμίσεις υλικολογισμικού UEFI στα Windows 10

Εάν εισαγάγετε το BIOS σας και βρείτε τις ρυθμίσεις που λείπουν, μπορείτε να τις επαναφέρετε.

Διαβάστε Επόμενο

Σχετικά με τον Συγγραφέα