Начальная загрузка компьютера
Во время загрузки компьютера, на котором в числе операционных систем установлена Windows NT, до момента выбора операционной системы (ОС) выполняется определенная последовательность действий. Если после этого в качестве загружаемой операционной системы выбирается Windows NT, перед появлением окна входа в систему выполняются дополнительные действия.
Во время исходной фазы, называемой процессом начальной загрузки (bootstrap process), компьютер из мертвой груды металла и пластика превращается в устройство, способное принимать информацию и реагировать на ввод пользователя. Для обычного PC начальная загрузка состоит из следующих этапов:
1. Включение компьютера
Все, что от вас требуется, — включить питание на компьютере. В Windows NT компьютер также можно перезапустить переключателем Restart the Computer в диалоговом окне Shut Down Windows (Start >• Shut Down) или кнопкой Shut Down, за которым следуют Shutdown и Restart, в диалоговом окне Security. Это диалоговое окно вызывается клавишами Ctrl+Alt+Del во время работы Windows NT.
2. Тестирование при включении питания (POST, Power on Self Test)
После того как компьютер начнет процесс запуска, он выполняет ряд встроенных диагностических аппаратных тестов, чтобы убедиться в нормальной работе всех своих компонентов. Этим процессом управляет микропрограммный код BIOS на материнской плате. После завершения основных тестов могут выполняться проверки других BIOS (например, BIOS видеоадаптера). В ходе этих проверок появляются те сообщения и служебные данные, которые мелькают на экране на стадии проверки оборудования. POST также определяет объем памяти, установленной на компьютере, и проверяет наличие и работоспособность основных периферийных устройств (клавиатура, мышь и т. д.).
3. Исходный запуск
Проверка оборудования исчерпывает возможности диагностики и самотестирования большинства компьютеров. Чтобы продолжить процесс загрузки, необходимо прочитать с диска настоящие программы, но для этого операционная система должна сформировать рабочую среду. При загрузке с гибкого диска первым сектором диска является загрузочный сектор; при загрузке с жесткого диска первый сектор содержит главную загрузочную запись (MBR) и таблицу разделов. Содержимое этих служебных областей сообщает компьютеру, где он может получить загрузочную информацию; кроме того, в них хранятся сведения о физической организации диска. Вероятно, MBR является самой важной служебной структурой любого жесткого диска — в ней находятся таблица разделов, описывающая физическое строение диска, и небольшая программа, которая просматривает таблицу разделов и определяет системный раздел. Затем программа определяет начальный адрес системного раздела на диске (сектор 0) и загружает в память копию загрузочного сектора. После того как это будет сделано, она передает управление другой программе — обычно загрузчику операционной системы из только что перенесенного в память загрузочного сектора. Если раздел помечен как «активный» в таблице разделов, это означает, что именно ему передается управление в процессе загрузки.
Совет
Внимание! По причинам, слишком сложным, чтобы их здесь рассматривать, файлы, находящиеся в системном разделе диска, необходимы для загрузки компьютера и некоторых операционных систем, тогда как файлы загрузочного раздела (в терминологии Microsoft) необходимы для работы самой Windows NT. Следовательно, загрузочные файлы - то есть NTLDR, BOOT.INI, NTDETECT.COM и т. д. -находятся в системном разделе, а файлы операционной системы Windows NT (в том числе NTOSKRNL.EXE, ядро Windows NT) находятся в загрузочном разделе. В общем, все наоборот. Уловили?
4. Начало работы загрузчика
После загрузки кода загрузочного сектора запускается программа, предназначенная для инициализации загрузки операционной системы (или в случае программы NTLDR Windows NT — для вывода меню вариантов загрузки). С этого начинается выполнение нормальных программ из файлов, находящихся на диске (в отличие от служебного кода главной загрузочной записи или загрузочного сектора), что в конечном счете приводит к полной загрузке всей операционной системы. После этого компьютер сможет запускать приложения или выполнять необходимые операции.
Совет
Windows NT Server также работает на процессорах RISC и на других типах компьютеров. На компьютерах RISC процесс загрузки несколько отличается от описанного. В дальнейшем мы будем сообщать о таких отличиях во врезках «Совет». Главное отличие в процессе начальной загрузки состоит в том, что после завершения POST на компьютере RISC встроенная микропрограмма выбирает загрузочный диск, читая таблицу приоритетов загрузки из энергонезависимой памяти на компьютере. В этой таблице определен системный раздел (на котором находятся загрузочные файлы) и указано, может ли гибкий диск использоваться для альтернативной загрузки. Данные энергонезависимой памяти также определяют местонахождение программы OSLOADER.EXE и имя папки, содержащей загружаемую операционную систему.
К этому моменту фаза начальной загрузки завершена и начинают выполняться действия, относящиеся к загружаемой операционной системе. После того как файл NTLDR будет загружен в память, вы получаете возможность выбрать операционную систему (или различные версии одной операционной системы); разумеется, одним из вариантов является Windows NT. В дальнейшем описании предполагается, что в качестве загружаемой операционной системы была выбрана Windows NT.
5. Выбор операционной системы
Во время своей работы NTLDR читает содержимое еще одного важного загрузочного файла Windows NT, BOOT.INI, о котором мы подробно расскажем в этой главе. Файл BOOT.INI содержит информацию о том, какие операционные системы могут загружаться, указывает их местонахождение на диске и определяет некоторые важные характеристики, по умолчанию используемые в процессе загрузки. Благодаря этому компьютер с Windows NT удается загрузить без участия пользователя, потому что запуск компьютера с Windows NT не требует обязательного ввода с клавиатуры. Мы выберем из меню Windows NT, чтобы перейти к непосредственной загрузке системы.
Совет
На компьютерах RISC в этот момент загружается программа OSLOADER.EXE. Она выполняет все те функции, которые на PC выполняются файлами NTLDR, NTDETECT.COM и BOOTSECT.DOS.
6. Определение устройств
Далее запускается программа Windows NT, которая называется NTDETECT.COM. Она опрашивает оборудование, составляет список текущих установленных компонентов и возвращает информацию NTLDR. Впрочем, NTDETECT запускается лишь в том случае, если в меню загрузки была выбрана версия Windows NT (или она выбрана по умолчанию к моменту истечения работы таймера). Во время ее работы на экране появляется следующее сообщение:
NTDETECT VI.О Checking Hardware...
7. Выбор конфигурации загрузки
После завершения NTDETECT управление возвращается программе-загрузчику, и на экране появляется следующее сообщение:
OS Loader V4.0
Press spacebar now to invoke Hardware Profile/Last Known Good menu.
Загрузчик ждет несколько секунд, чтобы вы могли нажать клавишу «пробел». Если клавиша не была нажата и для компьютера определен всего один профиль оборудования (как на подавляющем большинстве компьютеров, кроме портативных), загружается стандартная конфигурация Windows NT. В противном случае вы можете выбрать альтернативный профиль оборудования (для портативных компьютеров это обычно означает выбор профиля для сетевой или автономной работы) или переключиться в меню последней рабочей конфигурации (LKGC), которое позволяет загрузить Windows NT с использованием содержимого реестра на момент последней успешной загрузки компьютера.
8. Загрузка ядра Windows NT
После выбора или восстановления конфигурации (или использования значений по умолчанию, как это чаще всего бывает) наступает фаза загрузки ядра Windows NT. На экран выводится последовательность точек, в это время загрузчик переносит в память NTOSKRNL.EXE и уровень аппаратных абстракций (HAL.DLL).
Совет
На компьютерах RISC OSLOADER.EXE выполняет все описанные действия за один этап. Его работа завершается загрузкой версий NTOSKRNL.EXE и HAL.DLL, соответствующих используемому процессору.
Остальные действия для клонов PC и компьютеров RISC совпадают.
9. Инициализация ядра
Когда на синем фоне появляется текст, подобный следующему:
Microsoft (R) Windows NT (TM) Version 4.0 (Build 1381) 1 System Processor (64 MB Memory)
это говорит о том, что ядро нормально инициализировалось и получило управление. Начиная с этого момента компьютер переходит под контроль Windows NT. Во время инициализации ядра выполняются следующие задачи:
• Инициализация низкоуровневых драйверов устройств, загруженных вместе с ядром на предыдущем этапе.
• Загрузка и инициализация других драйверов устройств.
• Запуск диагностических программ (таких, как CHKDSK) перед загрузкой служб.
• Загрузка и инициализация всех служб, которые должны автоматически загружаться в соответствии с настройкой операционной системы.
• Создание файла подкачки для временного хранения данных и их выгрузки из памяти.
• Запуск всех подсистем, необходимых для работы Windows NT (например, подсистемы Win32, подсистемы безопасности, возможно, подсистем OS/2 и POSIX).
10. Вход в систему
После завершения инициализации ядра на экране появляется диалоговое окно Begin Logon (с сообщением Press Ctrl+Alt+Del to log on). После успешного входа в систему Windows записывает содержимое реестра в специальный резервный файл. Данные этого файла могут использоваться для восстановления последней рабочей конфигурации при следующей загрузке компьютера (для сохранения реестра необходим успешный вход, поскольку многие разделы реестра обновляются лишь после первого входа).
