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p.specht
 | El Installation des Betriebssystems en una Computer es en el Regel una einmalige Anfangsaktivität, en el Gegensatz para fast alltäglichen Systemstart:
Como una PC (Personal Computer) bootet
(Quelle: Diverseste Internet-Páginas + Gedächtnisrudimente)
Boots son Stiefel, genau Reiterstiefel con Schlaufen dran, sog. Boot-Straps. Wer erinnert se no a el Münchhausen-Geschichte, como el se a seinen eigenen Boot-Straps de el Sumpf zog! Ähnlich paradox verläuft el Start uno Computers, engl. abgekürzt "booten". Der es zuerst una vez una Haufen vollkommen dummer Elektronik.
¿Por qué el Thema interssiert?
Tuve una PC via eBay-Kleinanzeigen gekauft, el como "bootet nicht" ausgeschrieben war. Lo stellte se heraus, dass seine Bootdisk no okay war; con un neu erstellten USB-Stick ha lo entonces funktioniert. Nur: Bis Yo como en él kam, dauerte lo largo! Was beim Booten uno PCs alles passiert, es bastante schön komplex, y mein Wissen dazu stammte de 1995 ...
PCs, damals y heute
"Alte" PCs starten con el BIOS (basic input/output system) en el flash-Speicher (rewriteable read only memory) y en el späteren Progreso con el Bootloader de MS-DOS-Veces.Heute se ejecuta el con UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), una grafisches "BIOS", en el uno el Reihenfolge el Bootmedien con ratón einrichtet.
Der Boot-Vorgang des Ur-PCs, des IBM PC 5150
Como lo con de-facto-Standards así es, haben ihn todos IBM-kompatiblen PCs übernommen, sodass uno así bastante el gleiche Vorgehen a en el Pentium-Generation hinein sehen kann. Das einzige, el wirklich anders es, betrifft el physikalische Speicheradresse, a el el CPU con el Abarbeitung beginnt.
En una IBM-PC begann el Startvorgang con el Betätigung des Power-Schalters, meist hinten rechts al Netzteil. Zit: "Aus Sicht des Informatikers son Netzteile gruselige Orte, en de el Spannung, el Menschen tot macht, el Spannungen a erzeugen, el elektronische Bauteile antreiben."
Innerhalb des Netzteils gelten el Regeln el analogen Welt: Spannungen nähern se ihren Sollwerten kontinuierlich a, Oszillatoren schwingen se una. Mit el de digitaler Sicht undefinierten Zwischenwerten kann el Rest des PCs no viel anfangen, por qué el Netzteil beim Starten algo Vorsprung bekommt. Erst si la Spannungen stabil son, darf el Rest des PCs loslaufen, gesteuert por el Signal "Power Good" des Netzteils. En altgedienten AT-Steckerbelegung befand se dieses Signal en Pin 1 des P8-Steckers y trägt hay meistens el Farbe orange.
El CPU (Central Processing Unit) se ejecuta los
Für el nächsten Schritt schauen nosotros el Intel-8088-CPU a, el bekanntlich el ersten PC angetrieben ha. Wenn esta con Spannung versorgt se (o. una Reset durchläuft), beginnt ellos el Ausführung de Code a el Adresse FFFF0H. Es el Anfang el höchsten 16 Byte des gesamten damaligen Adressbereichs, el se de 00000H a FFFFFH erstreckte (20 Bit => 1 MByte).
¿Por qué ausgerechnet hay, anstatt vorne en 0? Weil se en de 0H a 3FFh en diesem Prozessortyp el Interrupt-Sprungtabelle befindet, also jene Sprünge el en Ausführung uno Interrupts benötigt voluntad. Wahrscheinlich wurde dadurch irgendetwas effizienter oder eleganter (kürzere Sprünge en el
Programmcode?). Und porque el Booten muy viel seltener stattfindet como el Ausführen uno Interrupts a Laufzeit, ergibt lo Sinn, en el häufigeren Fall a optimieren.
En späteren CPUs con größerem Adressbereich wurde el Schema beibehalten, el Ausführung beginnt en el letzten 16 Byte. Das heißt una 80286 beginnt con el Ausführung a Adresse FFFFF0H (24 Bit) y una 80386 a Adresse FFFFFFF0H (32 Bit).
Aber qué puede ser con 16 Byte anfangen? No viel, por lo tanto es hay sólo una Sprungbefehl para Einstiegspunkt des BIOS-Programms, z.B. FE05Bh al Ejemplo des IBM PCs con 8088-CPU.
Für todos, el el Eleganz dieses Konzepts verstehen querer:
* El CPU beginnt a uno festen Adresse, el vom Prozessor-Hersteller en el CPU gebrannt wurde. El CPU "weiß" como todavía no, si ellos una PC, una Waschmaschine oder una Ölpumpensteuerung se.
* Der PC-Hersteller (OEM - Original Equipment Manufacturer) legt adressmäßig sólo una vez una ROM-Baustein hay hin, dessen Inhalt él incluso definiert. An el festen Adresse es una Sprungbefehl para OEM-spezifischen Programmanfang.
Das BIOS y Bootsektor
Das BIOS des Ur-PCs liegt en de FE000H a FFFFFH (8192 Byte), wobei el Anfang no ausführbar es y Dinge como Teilenummer y Copyright-Angaben enthält. Ab FE05BH va el Programmcode los, el el PC sólo una vez en una arbeitsfähigen Zustand bringt. Dazu gehört z.B. el Initialisieren (= en una definierten Zustand bringen) el internen y externo Hardware. Irgendwann später kommt el Moment, a el el Kontrolle vom BIOS para Betriebssystem übergeht. Doch wo befindet se dieses?
Lo folgt otra vez una Kombination después de el Schema "fester Ort, dynamischer Sprung". Wir ir su de, dass el Bootreihenfolge así eingestellt es, dass vom ersten Laufwerk (Kennung drive0) comenzó voluntad se. Das BIOS lädt el ersten Sektor (fester Ort en el Platte) en el Speicher y führt ihn de. Dabei es una Konvention, dass el Code a el Adresse 7C00H geladen se. Dies es wichtig para Systementwickler, así absolute Sprünge y Daten a el richtigen Punto gesucht voluntad (Ähnlich el org 100h beim Assemblieren de alten .COM-Archivos).
Der erste Sektor el Disk, auch Bootsektor genannt, beginnt nun con el dynamischen Sprung. ¿Por qué el, si la Code doch komplett cualquier es? Weil al Anfang el Disk auch todavía dateisystemspezifische Informationen como el Dateisystem incluso (Typ, Versión), el Geometrie des Datenträgers (Einteilung en physische Sektoren y Abschnitte), Name des Mediums, usw. abgelegt son. Dies muss nämlich auch en cualquier momento auffindbar ser y macht por lo tanto ebenfalls vom "fester Ort"-Principio Gebrauch.
Allgemeiner: En größeren Computern (einschließlich Großrechnern) lautet el entsprechende Bezeichnung para una Boot-Vorgang auch Initial Program Load (IPL) y para una Reboot re-IPL. Das Booten uno Betriebssystems beginnt con un muy pequeño Programa. Sobald dieses en el Computer geladen wurde, hay el Programmsteuerung de, sodaß el gesamte Betriebssystem nachgeladen se y el Steuerung des Rechners übernimmt.
Also:
* Sobald el Computer eingeschaltet se, se el BIOS (Basic Entrada-Output Sistema) en el Sistema-ROM (Read-only Memory oder flash-Speicher) comenzó y übernimmt primero el Steuerung des Rechners.
* Das BIOS startet primero una Power-On Self Test (POST), en sicherzustellen, dass todos Computerkomponenten betriebsbereit son.
* Dann se el Boot-Programa geladen, en el Betriebssystem en el Arbeitsspeicher invitar a puede.
* Im nächsten Schritt sucht el Boot-Programa en una Laufwerk oder angeschlossenem USB-Gerät después de Boot-Archivos para el Betriebssystem. Sofern hay no Boot-Archivos gefunden voluntad, se el Búsqueda en el Festplatte fortgesetzt. Diese Boot-Reihenfolge kann en el BIOS festgelegt voluntad.
* Nachdem el Boot-Laufwerk identifiziert wurde, überprüft el BIOS como nächstes el ersten Sektor y kopiert Daten en el RAM-Speicher des Computers. Diese Informationen y Daten voluntad auch como Boot Record oder Master Boot Record bezeichnet.
* Anschließend lädt el BIOS el Boot Record en el Arbeitsspeicher. Der Boot Record enthält una Programa, el el BIOS nun nutzt y el Kontrolle encima el Computer übernimmt.
* Der Boot Record lädt el anfängliche Systemdatei (para DOS-Systeme por ejemplo IO.SYS) de una Laufwerk oder el Festplatte en el Arbeitsspeicher.
* El ursprüngliche Expediente (por ejemplo IO.SYS, el una Programa nombre SYSINIT enthält) lädt entonces el Rest des Betriebssystems en el Arbeitsspeicher. An dieser Punto se el Boot Record no mehr benötigt y kann por otro Daten überlagert voluntad.
* El ursprüngliche Expediente (por ejemplo SYSINIT) lädt una Systemdatei (zB MSDOS.SYS), el auch con el BIOS trabajo kann.
Der vom Anfang des Bootsektors angesprungene Code es nun betriebssystemspezifisch y hecho el Rest. Como dieser Rest aussieht hängt natürlich stark vom Betriebssystem de. Im Folgenden betrachte Yo una MS-DOS-Betriebssystem - el war damals todavía al einfachsten:
MS-DOS startet
Anmerkung: Das podría auch IBM PC-DOS heißen, el Unterschiede son hier marginal y en el Wesentlichen en el Benennung el Archivos beschränkt. MS-DOS besteht de más Archivos. Direkt sichtbar para el Benutzer es COMMAND.COM (Ab el 64bit-Generation como cmd.exe emuliert), el es el Console-Befehlsinterpreter. Weiterhin hay todavía Systemeigene Gerätetreiber analog a IO.SYS y MSDOS.SYS (DOS-Kernel), el normalerweise versteckt son (Expediente-Atributos S, H y R). Der Code de el Bootsektor lädt el ersten drei Sektoren de IO.SYS en el Speicher y führt ellos de. Dieser Anfang de IO.SYS lädt el Rest después de, initialisiert el Geräte y fährt danach con el Laden y Ausführen de MSDOS.SYS fort. Danach son el Características para el "normalen" Zugriff el Dateisystem verfügbar y el Abarbeitung de CONFIG.SYS y schließlich el Command-Shell (Prompt C:>) tener lugar.
Auch hier war de paso una "fester Ort" al Werk: el Bootsektor-Code lädt el Expediente IO.SYS y esta danach MSDOS.SYS de una festen Ort: Sie mussten el beiden ersten Expediente-Einträge des Stammverzeichnisses ser. Darüber hinaus dürfen ellos no fragmentiert ser (d.h. todos ihre Sektoren necesario direkt aufeinander folgen). Es notwendig, porque el "richtige" Dateisystem-Treiber (FAT32, NTFS oder exFAT) sólo en el MSDOS.SYS-Analogon enthalten es y Boot-Code incluso todavía viel primitiver (maschinen-näher) a Werke va.
Das Gleiche gilt de paso auch para otro Installationen en Festplatte, y erklärt auch el unbeweglichen Archivos, el uno etwa en el Detailansicht de DEFRAG.EXE sehen kann. Weiterhin debería a dieser Punto auch nachvollziehbar ser, por qué Bootmedien no simplemente dadurch producido voluntad puede, dass uno el notwendigen Archivos draufkopiert: Sie necesario para una a una bastante cierto Ort mentira (- el ginge tal vez todavía por el Kopieren en el richtigen Reihenfolge), para otro muss el Bootsektor el passenden Code enthalten. Bajo MS-DOS hecho el Programa SYS.COM genau esta Schritte.
Zusammenfassung
* Un el ersten Betriebssystemdateien, el geladen se, es una Systemkonfigurationsdatei (para DOS por ejemplo el Expediente CONFIG.SYS). Informationen en el Konfigurationsdatei helfen el Ladeprogramm beim Laden spezifischer Betriebssystemdateien, por ejemplo cierto Gerätetreiber.
* Un weitere Expediente el geladen voluntad muss enthält Informationen para spezifische Anwendungen oder Befehle, el el Benutzer festgelegt ha, así ellos nutzerspezifische Teile des Boot-Prozesses starten. In DOS se esta Expediente AUTOEXEC.BAT genannt. Bajo Windows handelte lo esta früher a Expediente WIN.INI, nunmehr voluntad Einträge el Registry (el Systemdatenbank) abgearbeitet.
* Nachdem todos Betriebssystemdateien geladen fueron, erhält el Betriebssystem incluso el Steuerung des Computers, führt anfängliche Befehle por y wartet en el ersten Benutzereingaben.
Soweit mein Rückblick. Aber el Tiempo es natürlich no stehengeblieben... |
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| Computer: Gerät, daß es in Mikrosekunden erlaubt, 50.000 Fehler zu machen, zB 'daß' statt 'das'... | 20.06.2021 ▲ |
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