Презентация по операционным системам на тему "Загрузка ОС"

Механизм загрузки операционной системы Windows 7

Процесс загрузки любой ОС начинается всегда одинаково - после проверки оборудования, управление получает подпрограмма BIOS, (Basic Input/Output System), считывающая с устройства загрузки первый сектор, являющийся главной загрузочной записью MBR ( Master Boot Record ). Стандартно MBR располагается в первом секторе загрузочного диска и занимает 512 байт (стандартная длина сектора).

Структура MBR включает в себя 2 основных элемента - программный код первичного загрузчика и таблицу разделов. Обязательным признаком наличия записи MBR является специальный код (сигнатура) в двух последних байтах - 55AA. Наличие сигнатуры проверяется подпрограммой BIOS в первую очередь, и при ее отсутствии, диск считается не загрузочным.

Многие программы работы с жесткими дисками позволяют просматривать и редактировать данные выбранных секторов. Так, например, выглядит запись MBR, просматриваемая с помощью бесплатной версии Victoria for Windows

В общем виде, структура главной загрузочной записи MBR, может быть представлена следующим образом: 
- программный код и данные начального загрузчика. (446 байт.)
- таблица разделов диска (4 поля по 16 байт - 64 байта)
- сигнатура 55AA (2 байта)

Программа и данные начального загрузчика

После считывания в оперативную память компьютера, программный код начального загрузчика получает управление и выполняет поиск активного раздела (Active), - раздела, с которого может выполняться загрузка конкретной ОС. Такой раздел имеет свою загрузочную запись, называемую загрузочной записью раздела PBR ( Partition Boot Record ) .

В случае с загрузкой Windows 7 (а также Windows Vista / Server 2008 и последующих ОС семейства Windows) программный код загрузчика раздела выполняет подготовку и выполнение следующего этапа загрузки системы - считывание в оперативную память и передачу управления специальной программе - диспетчеру загрузки BOOTMGR . 

Диспетчер загрузки bootmgr представляет собой файл небольшого размера, расположенный в корневом каталоге активного раздела. Основное его предназначение - обеспечение дальнейшей процедуры загрузки в соответствии с существующей конфигурацией, хранящейся в специальном хранилище- хранилище данных конфигурации ( BCD - Boot Configuratin Data ), представляющем собой файл с именем BCD, находящийся в каталоге BOOT активного раздела.

Следующий этап загрузки операционной системы обеспечивается уже диспетчером bootmgr в соответствии с существующей конфигурацией.

При стандартной установке операционной системы Windows 7 на новый жесткий диск, в качестве активного раздела используется, автоматически создаваемый при инсталляции в первой части диска, раздел небольшого размера ( около 100Мб). Данному разделу не присваивается буква, и в проводнике он не отображается.

Это сделано с целью защиты загрузчика от небезопасных для него действий пользователя - удаления файлов конфигурации или самого диспетчера, сжатия файловой системы и т.п. Кроме того, при такой организации структуры диска, легко реализуется процедура восстановления активного раздела из ранее созданного образа без потери установленной системы и пользовательских данных. 

При просмотре в Диспетчере логических дисков, активный раздел отображается под названием "Зарезервировано системой":

Хранилище данных конфигурации загрузки (BCD Store).
Обычно файл bootmgr и каталог \Boot имеет атрибуты "скрытый" и "системный". Для получения доступа к активному разделу стандартными средствами, можно присвоить ему букву и включить отображение скрытых файлов, однако, нужно понимать, что любое неквалифицированное вмешательство в конфигурацию загрузки может привести к невозможности ее выполнения.

Программный код диспетчера загрузки, получив управление, выполняет поиск и обработку данных конфигурации загрузки (файл BCD в папке \BOOT\ активного раздела), в соответствии с которыми выполняется дальнейшие этапы загрузки ( отображение меню, выбор загружаемой ОС или средств диагностики, загрузка ядра и т.п. ). По своей структуре, файл \\boot\BCD является кустом реестра и отображается в редакторе реестра Windows как разделHKEY_LOCAL_MACHINE\BCD0000000x 

Раздел конфигурации BCD содержит подраздел Description с параметрами описания и подраздел Objects с объектами конфигурации загрузки. Данные конфигурации загрузки можно условно разделить на 3 основных составляющих:

- хранилище BCD (Store)
- записи в хранилище (Entries)
- параметры записей (Entry Options) 

Иерархически, хранилище конфигурации загрузки представляет собой совокупность объектов (Objects ), состоящих из отдельных элементов (Elements):