Điều gì chính xác xảy ra khi bạn bật máy tính?

Khi bạn bật nguồn máy tính, nó sẽ trải qua quá trình khởi động và khởi động trên máy tính - một thuật ngữ xuất phát từ từ bootstrap..

Phần cứng bật nguồn

Khi bạn nhấn nút nguồn, máy tính sẽ cung cấp năng lượng cho các thành phần của nó - bo mạch chủ, CPU, đĩa cứng, ổ đĩa trạng thái rắn, bộ xử lý đồ họa và mọi thứ khác trong máy tính.

Phần cứng cung cấp năng lượng được gọi là bộ nguồn của điện tử. Bên trong một máy tính để bàn thông thường, nó trông giống như một cái hộp ở góc của vỏ máy (thứ màu vàng trong hình trên) và đó là nơi bạn kết nối AC dây điện.

CPU tải UEFI hoặc BIOS

Bây giờ có điện, CPU tự khởi chạy và tìm kiếm một chương trình nhỏ thường được lưu trữ trong một con chip trên bo mạch chủ.

Trước đây, PC đã tải một thứ gọi là BIOS (Hệ thống đầu vào / đầu ra cơ bản.) Trên các PC hiện đại, CPU sẽ tải firmware UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Đây là một sự thay thế hiện đại cho BIOS kiểu cũ. Nhưng, để làm cho nó thêm khó hiểu, một số nhà sản xuất PC vẫn gọi phần mềm UEFI của họ là BIOS BIOS.

UEFI hoặc BIOS Kiểm tra và khởi tạo phần cứng

Phần sụn BIOS hoặc UEFI tải các cài đặt cấu hình từ một vị trí đặc biệt trên bo mạch chủ - theo truyền thống, đây là trong bộ nhớ được sao lưu bằng pin CMOS. Nếu bạn thay đổi một số cài đặt cấp thấp trong màn hình cài đặt BIOS hoặc UEFI, đây là nơi lưu trữ cài đặt tùy chỉnh của bạn.

CPU chạy UEFI hoặc BIOS, kiểm tra và khởi tạo phần cứng hệ thống của bạn - bao gồm cả CPU. Ví dụ: nếu máy tính của bạn không có RAM, nó sẽ phát ra tiếng bíp và hiển thị lỗi, dừng quá trình khởi động. Đây được gọi là quá trình POST (Tự kiểm tra khi bật nguồn).

Bạn có thể thấy logo của nhà sản xuất PC xuất hiện trên màn hình của bạn trong quá trình này và bạn có thể thường xuyên nhấn nút để truy cập màn hình cài đặt BIOS hoặc UEFI từ đây. Tuy nhiên, nhiều PC hiện đại bay qua quá trình này nhanh đến mức họ không bận tâm đến việc hiển thị logo và yêu cầu truy cập màn hình cài đặt UEFI của họ từ menu Tùy chọn khởi động Windows.

UEFI có thể làm được nhiều hơn là chỉ khởi tạo phần cứng; nó thực sự là một hệ điều hành nhỏ Ví dụ, CPU Intel có Công cụ quản lý Intel. Điều này cung cấp nhiều tính năng, bao gồm cung cấp năng lượng cho Công nghệ quản lý hoạt động của Intel, cho phép quản lý từ xa các PC doanh nghiệp.

UEFI hoặc BIOS ra tay với thiết bị khởi động

Sau khi hoàn thành kiểm tra và khởi tạo phần cứng của bạn, UEFI hoặc BIOS sẽ giao trách nhiệm khởi động PC của bạn vào bộ tải khởi động của hệ điều hành của bạn.

UEFI hoặc BIOS tìm kiếm một thiết bị khởi động có tên là Cameron để khởi động hệ điều hành của bạn. Đây thường là ổ cứng hoặc ổ cứng của máy tính của bạn, nhưng cũng có thể là ổ đĩa CD, DVD, USB hoặc vị trí mạng. Thiết bị khởi động có thể được cấu hình từ bên trong màn hình thiết lập UEFI hoặc BIOS. Nếu bạn có nhiều thiết bị khởi động, UEFI hoặc BIOS sẽ cố gắng xử lý quá trình khởi động cho chúng theo thứ tự chúng được liệt kê. Vì vậy, ví dụ, nếu bạn có DVD khởi động trong ổ đĩa quang, hệ thống có thể thử bắt đầu từ đó trước khi thử bắt đầu từ ổ cứng của bạn.

Theo truyền thống, một BIOS nhìn vào MBR (bản ghi khởi động chính), một khu vực khởi động đặc biệt ở đầu đĩa. MBR chứa mã tải phần còn lại của hệ điều hành, được gọi là bộ tải khởi động trên mạng. Ví dụ, BIOS thực thi bộ tải khởi động, lấy nó từ đó và bắt đầu khởi động hệ điều hành thực tế - Windows hoặc Linux, ví dụ.

Các máy tính có UEFI vẫn có thể sử dụng phương thức khởi động MBR kiểu cũ này để khởi động một hệ điều hành, nhưng chúng thường sử dụng một thứ gọi là thực thi EFI thay thế. Chúng không phải được lưu trữ ở đầu đĩa. Thay vào đó, chúng được lưu trữ trên một thứ gọi là phân vùng hệ thống EFI.

Dù bằng cách nào, nguyên tắc là như nhau - BIOS hoặc UEFI kiểm tra một thiết bị lưu trữ trên hệ thống của bạn để tìm kiếm một chương trình nhỏ, trong MBR hoặc trên phân vùng hệ thống EFI và chạy nó. Nếu không có thiết bị khởi động có khả năng khởi động, quá trình khởi động thất bại và bạn sẽ thấy một thông báo lỗi nói như vậy trên màn hình của bạn.

Trên các máy tính hiện đại, phần sụn UEFI thường được cấu hình cho Khởi động an toàn của mạng. Điều này đảm bảo hệ điều hành mà nó khởi động không bị giả mạo và sẽ không tải phần mềm độc hại cấp thấp. Nếu Secure Boot được bật, UEFI sẽ kiểm tra xem bộ nạp khởi động có được ký hợp lệ hay không trước khi khởi động nó.

Bootloader tải hệ điều hành đầy đủ

Bộ tải khởi động là một chương trình nhỏ có nhiệm vụ lớn là khởi động phần còn lại của hệ điều hành. Windows sử dụng bộ tải khởi động có tên Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), hầu hết các hệ thống Linux đều sử dụng GRUB và máy Mac sử dụng thứ gọi là boot.efi.

Nếu có vấn đề với bộ tải khởi động - ví dụ: nếu các tệp của nó bị hỏng trên đĩa - bạn sẽ thấy thông báo lỗi của bộ tải khởi động và quá trình khởi động sẽ dừng lại.

Bộ tải khởi động chỉ là một chương trình nhỏ và nó không tự xử lý quá trình khởi động. Trên Windows, Trình quản lý khởi động Windows tìm và khởi động Trình tải hệ điều hành Windows. Trình tải hệ điều hành tải các trình điều khiển phần cứng thiết yếu được yêu cầu để chạy kernel - phần cốt lõi của hệ điều hành Windows - và sau đó khởi chạy kernel. Sau đó, hạt nhân tải Registry hệ thống vào bộ nhớ và cũng tải bất kỳ trình điều khiển phần cứng bổ sung nào được đánh dấu bằng hàm BOOT_START, có nghĩa là chúng nên được tải khi khởi động. Nhân Windows sau đó khởi chạy quy trình quản lý phiên (Smss.exe), khởi động phiên hệ thống và tải các trình điều khiển bổ sung. Quá trình này tiếp tục và Windows tải các dịch vụ nền cũng như màn hình chào mừng, cho phép bạn đăng nhập.

Trên Linux, trình tải khởi động GRUB tải kernel Linux. Nhân cũng khởi động hệ thống init - đó là systemd trên hầu hết các bản phân phối Linux hiện đại. Hệ thống init xử lý các dịch vụ bắt đầu và các quy trình người dùng khác dẫn đến dấu nhắc đăng nhập.

Quá trình liên quan này chỉ là một cách làm cho mọi thứ tải chính xác bằng cách thực hiện mọi thứ theo đúng thứ tự.

Nhân tiện, cái gọi là chương trình khởi động của hệ thống, thực sự tải khi bạn đăng nhập vào tài khoản người dùng chứ không phải khi hệ thống khởi động. Nhưng một số dịch vụ nền (trên Windows) hoặc trình nền (trên Linux và macOS) được khởi động ở chế độ nền khi hệ thống của bạn khởi động.

Quá trình tắt máy cũng khá liên quan. Đây chính xác là những gì xảy ra khi bạn tắt hoặc đăng xuất khỏi PC Windows.

Tín dụng hình ảnh: Suwan Waenlor / Shutterstock.com, DR-hình ảnh / Shutterstock.com,