Co se stane, když zapnete počítač?

Když spustíte počítač, prochází procesem "boot up" - termínem, který pochází ze slova "bootstrap". Zde je to, co se děje na pozadí - ať už používáte systém Windows PC, Mac nebo Linux.

Hardware se zapne

Když stisknete tlačítko napájení, počítač napájí své komponenty - základní desku, procesor, pevné disky, polovodičové jednotky, grafické procesory a vše ostatní v počítači.

Část hardwaru, která dodává energii, je známá jako "napájecí zdroj". Uvnitř typického stolního počítače vypadá jako krabička na rohu skříně (žlutá věc na obrázku výše) a je to místo připojení AC napájecí kabel.

CPU načte UEFI nebo BIOS

Nyní, když má elektřinu, CPU se inicializuje a hledá malý program, který je typicky uložen v čipu na základní desce.

V minulosti počítač načkal něco nazývaného BIOS (Basic Input / Output System). Na moderních počítačích procesor načte namísto toho UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) firmware. Jedná se o moderní náhradu starého systému BIOS. Ale aby to bylo více matoucí, někteří výrobci PC stále volají svůj software UEFI "BIOS".

UEFI nebo BIOS testuje a inicializuje hardware

Firmware BIOS nebo UEFI načte konfigurační nastavení ze speciálního místa na základní desce - tradičně to bylo v paměti, která byla podpořena baterií CMOS. Pokud změníte některá nastavení na nižší úrovni na obrazovce nastavení systému BIOS nebo UEFI, ukládají se zde vlastní nastavení.

CPU spouští UEFI nebo BIOS, který testuje a inicializuje hardware vašeho systému - včetně samotného procesoru. Například pokud váš počítač nemá paměť RAM, bude pípáním a zobrazí vám chybu a zastaví zaváděcí proces. Toto je známé jako POST (Power On Self Test).

Během tohoto procesu se na obrazovce může zobrazit logo výrobce počítače a často můžete stisknout tlačítko pro přístup k obrazovce nastavení systému BIOS nebo UEFI. Nicméně mnoho moderních počítačů prochází tímto procesem tak rychle, že neobtěžují zobrazování loga a vyžadují přístup k jejich obrazovce nastavení UEFI z nabídky Boot Options systému Windows.

UEFI může udělat mnohem víc, než jen inicializovat hardware; je to opravdu malý operační systém. Například procesory Intel mají Intel Management Engine. To nabízí celou řadu funkcí, včetně napájení technologie Intel Active Management Technology, která umožňuje vzdálenou správu firemních počítačů.

Systém UEFI nebo BIOS se vypne do zaváděcího zařízení

Po provedení testování a inicializaci hardwaru bude systém UEFI nebo systém BIOS předat odpovědnost za zavedení počítače do zavaděče operačního systému.

Systém UEFI nebo BIOS vyhledává "zaváděcí zařízení", ze kterého bude operační systém spouštět. Jedná se obvykle o pevný disk počítače nebo jednotku SSD, ale může to být také disk CD, DVD, USB nebo síťové umístění. Spouštěcí zařízení je konfigurovatelné z obrazovky nastavení UEFI nebo BIOS. Pokud máte více zaváděcích zařízení, UEFI nebo BIOS se pokusí předat proces spouštění v pořadí, v jakém jsou uvedeny. Takže pokud máte v optické jednotce zaváděcí disk DVD, systém by se mohl pokusit začít s tím, než se pokusí vyjít z pevného disku.

Tradičně se systém BIOS podíval na MBR (master boot record), což je speciální spouštěcí sektor na začátku disku. MBR obsahuje kód, který načte zbytek operačního systému, známý jako "bootloader". BIOS spustí bootloader, který jej odnese a začne zavádět skutečný operační systém - Windows nebo Linux.

Počítače s UEFI mohou tuto metodu bootování ve starém stylu používat k zavedení operačního systému, ale běžně používají místo toho něco, co se nazývá spustitelný soubor EFI. Nemusíte je ukládat na začátku disku. Místo toho jsou uloženy na něco, co se nazývá "systémový oddíl EFI".

V každém případě je zásada stejná - systém BIOS nebo UEFI zkoumá paměťové zařízení ve vašem systému a vyhledá malý program v MBR nebo na systémovém oddílu EFI a spustí jej. Pokud neexistuje zaváděcí zaváděcí zařízení, proces spouštění se nezdaří a na displeji se zobrazí chybová zpráva.

U moderních osobních počítačů je firmware UEFI obecně konfigurováno pro "Secure Boot." To zajišťuje, že operační systém, který spouští, nebyl poškozen a nebude načítat škodlivý software na nižší úrovni. Je-li zapnutá funkce Secure Boot, UEFI zkontroluje, zda je spouštěč správně podepsán před spuštěním.

Bootloader načte celý operační systém

Bootloader je malý program, který má velký úkol spouštět zbytek operačního systému. Windows používá bootloader nazvaný Boot Manager (Bootmgr.exe), většina systémů Linux používá GRUB a Mac používají něco nazvaného boot.efi.

Pokud dojde k potížím s zavaděčem - například pokud jsou jeho soubory poškozeny na disku - zobrazí se chybová zpráva bootloaderu a zaváděcí proces se zastaví.

Bootloader je jen jeden malý program a nezpracovává samotný spouštěcí proces. Ve Windows systém Windows Boot Manager najde a spustí systém Windows Loader. Načteč OS načte základní ovladače hardwaru, které jsou nutné pro spuštění jádra - jádra operačního systému Windows - a pak spustí jádro. Jádro pak načte systém Registry do paměti a také načte všechny další ovladače hardwaru označené "BOOT_START", což znamená, že je třeba je načíst při zavádění. Jádro systému Windows pak spustí proces správce relací (Smss.exe), který spustí relaci systému a načte další ovladače. Tento proces pokračuje a systém Windows načte služby na pozadí, stejně jako uvítací obrazovka, která vám umožní přihlásit se.

Na Linuxu zavádí bootovací zavaděč GRUB Linuxové jádro. Jádro také spouští init systém - který je systémový pro většinu moderních distribucí Linuxu. Systém init zpracovává spouštění služeb a další uživatelské procesy, které vedou až k výzvě k přihlášení.

Jedná se o proces, který je jen způsob, jak vše načíst správně tím, že děláme věci ve správném pořadí.

Mimochodem, při přihlašování do uživatelského účtu se skutečně načítají tzv. "Spouštěcí programy", nikoliv při spuštění systému. Některé služby na pozadí (v systému Windows) nebo daemony (v systémech Linux a MacOS) jsou spuštěny na pozadí při zavádění systému.

Proces vypnutí je také docela zapojen. Zde je přesně to, co se stane při vypnutí nebo odhlášení z počítače se systémem Windows.

Image Credit: Suwan Waenlor / Shutterstock.com, DR-images / Shutterstock.com,