Процесс загрузки ОС фирмы Microsoft
Какую бы операционную систему мы ни рассматривали, для того, чтобы ОС могла начать управлять компьютером, ее необходимо загрузить в оперативную память. Поэтому давайте кратко рассмотрим, как происходит процесс загрузки разных ОС. Поскольку нас интересует только загрузка с жестких дисков, то мы не будем рассматривать особенности загрузки с дискеты, CD-ROM и по сети. Начнем с доброй старой MS-DOS и MS Windows (не забывайте, что разработка и совершенствование персональных компьютеров шло параллельно с развитием ОС от Microsoft и решения, использованные в этих ОС, оказывали сильное влияние на те решения, которые принимались разработчиками аппаратуры).
Как вы знаете, при включении компьютера вначале запускается программа POST (Power On Self Test). Она определяет количество доступной памяти, тестирует ее, определяет наличие других компонент (клавиатура, винчестер...), инициализирует карты адаптеров. На экране обычно появляются сообщения о количестве памяти, о ее тестировании, перечень обнаруженных устройств (гибкие и жесткие диски, процессор, COM-порты и т. д.).
После завершения тестирования POST вызывает Int 19h, которое пытается найти загрузочное устройство. Поиск производится в том порядке, который определен в Setup BIOS, и осуществляется путем опроса нулевых секторов соответствующих устройств. Если диск является загрузочным, то в его нулевом секторе находится главная загрузочная запись — Master Boot Record (MBR). Последние два байта MBR — это "магическое число", которое является признаком того, что данный сектор есть MBR, а, следовательно, диск является загрузочным. Кроме "магического числа" MBR содержит таблицу разделов диска, о которой уже было сказано выше, и маленькую программу — первичный загрузчик, объемом всего 446 (0x1BE) байт.
В табл. 2.1 представлена структура главного загрузочного сектора, создаваемого при инсталляции Windows.
Таблица 2.1. Структура главного загрузочного сектора.
Смещение
MS-DOS, Windows95 и NT записывают DOS MBR при инсталляции. Стандартное для MS содержимое MBR можно также записать командой fdisk /mbr.
Но вернемся к описанию процесса загрузки. Прерывание 19h BIOS загружает первичный загрузчик в память компьютера и передает управление этой программе. Но такой маленькой программе не под силу загрузить ОС; все, что она может сделать — это загрузить в память более мощную программу — вторичный загрузчик.
Для этого она ищет в таблице разделов активный раздел и считывает в память вторичный загрузчик, который располагается начиная с первого логического сектора активного раздела. Обратите внимание на слово "начиная". Дело в том, что вторичный загрузчик в разных системах имеет разную длину.
В разделе, отформатированном под файловую систему FAT, вторичный загрузчик занимает один сектор (512 байт). В разделе, отформатированном под файловую систему NTFS, вторичный загрузчик занимает уже несколько секторов.
Вторичный загрузчик загружает первый слой программ, необходимых для запуска операционной системы. В случае MS DOS программа-загрузчик загружает IO.SYS по адресу 700h, затем MSDOS.SYS и передает управление разделу SYSINIT модуля IO.SYS.
Если по каким-либо причинам на диске не найден активный раздел, процесс загрузки продолжается обработкой прерывания 18h. Эта ветвь реально используется очень редко, но такая возможность может быть очень полезна в некоторых ситуациях. При удаленной загрузке, когда операционная система загружается с сервера, это прерывание перенаправляется программой POST на ROM сетевой карты.
Для других ОС от Microsoft процесс загрузки происходит аналогично
Windows95 загружается так же, как и DOS, но заменяет IO.SYS и MSDOS.SYS своими файлами. Файлы DOS сохраняются под именами IO.DOS и MSDOS.DOS соответственно. Когда вы выбираете загрузку сохраненного DOS, Windows95 переименовывает свои файлы в файлы с расширением w40 и восстанавливает первоначальные имена системных файлов DOS. Процесс продолжается с загрузки DOS-овского IO.SYS. Таким образом, загрузочные сектора DOS и Windows95 одинаковые.
Windows NT4 использует MBR DOS, но заменяет загрузочную запись активного раздела таким образом, что вместо IO.SYS загружается NTLDR. Это уже мощная программа, которая многое может сделать. В частности, она находит файл boot.ini и, если параметр timeout больше 0, предлагает меню загрузки.
Каждая строка секции [operating systems] файла boot. ini определяет один из вариантов загрузки и строится по следующему шаблону
адрес_вторичного_загрузчика="название_варианта"
Адресом вторичного загрузчика может являться указание на конкретный раздел диска или на файл загрузчика. Вот пример файла boot.ini:
[operating systems]
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(3)\WINNT="Windows NT Workstation 4.00 RUS"
multi(0)disk(0)rdisk(0)partition(3)\WINNT="Windows NT Workstation 4.00 RUS [VGA mode]" /basevideo /sos
C:\="Microsoft Windows"
C:\BOOTSECT.LNX="Linux"
Если пользователь выбирает NT, то выполняется загрузка по адресу раздела, указанному в первой строке раздела. В строке, соответствующей Microsoft Windows, указан просто диск "C:\", так как имя загрузочного файла берется по умолчанию: bootsect.dos. Файл грузится в память и загрузка продолжается так, как если бы загрузочная запись раздела была загружена программным кодом из MBR.
Для загрузки других систем можно воспользоваться таким же приемом. Для этого в boot.ini нужно добавить строки, содержащие ссылки на другие загрузочные файлы. При выборе такой строки будет загружаться соответствующая ОС. В приведенном выше примере этим способом обеспечивается загрузка Linux. Для этого в файле C:\BOOTSECT.LNX должно быть предварительно записано содержимое загрузочной записи, создаваемой Linux (точнее — LILO, стандартным загрузчиком Linux).
