close

Støvel

Hopp til navigasjon Hopp til søk

I informatikk er oppstart (eller bootstrap , eller mer sjelden oppstart ) eller oppstart , generelt sett med prosesser som utføres av en datamaskin fra oppstart til fullstendig lasting av operativsystemkjernen til primærminnet fra kl . sekundært minne .

Historie

I tidlige datamaskiner var bootstrap vanligvis en prosess som involverte en spesialisert menneskelig operatør. Dette innebar manuell innsetting i datamaskinen av oppstartsinstruksjonene gjennom en rekke mellomliggende minnestøtter av forskjellige typer, typisk sammensatt av ferritt (kalt kjerneminner som er en type ikke-flyktig datamaskinminne .) Eller, mer vanlig, magnetbånd eller mer enkelt hullkort (pappkort i et veldefinert format som inneholder informasjonen som skal legges inn ). Hullkort var den første "skrivebeskyttede" enheten som inneholdt instruksjonene for å starte datamaskinen, allerede i IBM -datamaskiner på 1950-60-tallet: det er i denne perioden at begrepet bootstrap begynner å bli brukt med betydningen gjeldende.

Noen av disse prosessorene hadde allerede en enkelt-knapp-trykk-startprosess, men ikke et "skrivebeskyttet minne" i streng forstand, dvs. en halvlederenhet som inneholder oppstartsinstruksjoner koblet inn i den; dessuten involverte de vanligvis en svært kompleks oppstartsprosess, det vil si ikke ved å trykke på en enkelt tast, men gjennom en lang manuell prosedyre: dette skjedde, for eksempel i Micral N ( 1973 ) [1] , den første mikroprosessorbaserte mikrodatamaskinen , og igjen i 1975 (året for "mikrodatamaskinens pionerer") både i de mest innovative bærbare mikrodatamaskinene, slik som Altair 8800 [2] [3] , og i de mest utbredte minidatamaskinene (men svært klumpete sammenlignet med deres moderne etterfølgere), som PDP-11 [4] [5] . Mikroprosessorer gjorde sitt inntog i informatikk i årene 1970 - 1971, og revolusjonerte ytelsen til komponentene og, følgelig, arkitekturene: i disse årene var kostnadene deres ekstremt høye selv for begrensede 16-bits minner. Ved oppstart i denne fasen er balansen mellom muligheten for å laste oppstartsprogrammet, resident i ROM og utførelsesminnet viktig.

En av de store nyvinningene av støvelen, i 1975, var derfor introduksjonen av en automatisk lasteprosess fra et skrivebeskyttet minne (det vil si et moderne fast halvlederminne ), slik som den som ble opprettet og patentert av italieneren Alberto Ciaramella , ung ingeniør ved CSELT i 1975 [6] [7] i prosessoren til den første italienske telefonsentralen (kalt "Special Groups"), med en teknikk uavhengig av datamaskinens generelle arkitektur og i form av en ekstern enhet til selve datamaskinen: denne teknikken bygger den moderne oppstartsprosessen, og kombinerer fordelen med å starte opp ved å trykke på en enkelt knapp (sparer tid) med påliteligheten til å bruke ROM-minnet for å laste oppstarten direkte inn i operativsystemet. En annen fordel i spesialgruppenes boostrap var memoreringen av tilstanden til datamaskinen ved avstenging (for eksempel i tilfelle en feil), en funksjon som vil bli tatt opp av datamaskinene i de påfølgende årene (men var fortsatt fraværende i de første IBM personlige datamaskinene på åttitallet).

Påliteligheten til omstartsprosessen (automatiseringen av den samme, hastigheten og lagringen i tilstanden før nedleggelse), ble spesielt følt innen telefonsentraler. Som en prosedyre uavhengig av arkitekturen, var det derfor mulig å bruke den nye teknikken for å starte Spesialgruppene også for datamaskiner som ikke forutså det i designfasen, ganske enkelt ved å legge til denne enheten eksternt, på samme måte som det som ble gjort i Spesialen. Grupper selv, lagt til telefonsentralarkitekturen under eksperimenteringsfasen. Imidlertid var den generelle systemarkitekturen som skulle startes ennå ikke den integrerte som er i bruk i dag.

Det neste trinnet, dvs. integreringen av prosessen til en analog bootstrap som er strukturert på denne måten (inkludert dens komponent av halvlederoppstarts-ROMen) innebygd i datakortet, ble introdusert for første gang i en datamaskin i forbindelse med fødselen av den første forbrukerpersonell . datamaskin (også kalt mikrodatamaskin , for å skille seg fra den forrige generasjonen av større datamaskiner), eller med Apple-1 bare året etter, i løpet av 1976 [8] [9] , samme år som Apple ble grunnlagt : denne integrerte arkitekturen til oppstartsenheten er analog med standarden på gjeldende personlige datamaskiner. Oppstart via en ekstern enhet brukes nå kun i spesielle tilfeller, som en mulig sikkerhetspolicy.

Terminologiske notater

Det originale engelske uttrykket er bootstrap (lærremmen sydd på bakkanten av støvlene for å hjelpe til med å passe dem), derav sammentrekningsstøvelen (og avledede begreper som booting og reboot ) . Det er et engelsk ordtak som sier " trekk deg opp i støvlene dine ", som betyr "løs dine problemer selv, uten å vente på andres hjelp".

Analogien er med det faktum (bare tilsynelatende paradoksalt) at datamaskinen under bootstrap utfører en bestemt prosess for å sette seg selv i en posisjon til å operere ( utføre prosesser). På italiensk kan dette konseptet også gjengis som "oppstart" ("restart"), selv om disse begrepene (som deres direkte engelske motstykker "start" og "restart") generelt har en mindre teknisk konnotasjon.

Fra uttrykkene boot og bootstrap også på italiensk er noen termer for datamaskinsjargong avledet som verbet bootare (eller boottare ) eller adjektivet bootable (eller boottabile ) som refererer til et lagringsmedium (for eksempel en CD eller en annen type disk) hvorfra det er mulig å laste operativsystemet når datamaskinen starter (og deretter fullføre oppstarten ).

Til slutt er en bootrom en initialiseringskomponent av maskinvareenheter .

Beskrivelse

Når en datamaskin er slått på, forblir prosessoren til å begynne med i RESET-tilstanden av maskinvaren som holder den tilsvarende CPU -inngangen aktiv inntil forsyningsspenningene er stabile . Så snart RESET-signalet er deaktivert, utfører prosessoren sin første instruksjon fra en fast plassering av minneplassen , som vanligvis tilsvarer en ROM eller annet ikke-flyktig minne. Det er nesten alltid en ubetinget hoppinstruksjon (JMP) som fører til kjøring helt i begynnelsen av fastvareprogrammet (eller BIOS , hvis det er en IBM-kompatibel personlig) som deretter tar kontroll over datamaskinen.

Når det gjelder innebygde enheter med enkel fastvare, er bootstrap-prosedyrene ekstremt varierende fra sak til sak. I IBM-kompatible personlige datamaskiner består fastvaren av BIOS , som utfører en rekke veldefinerte operasjoner før operativsystemet lastes inn i primærminnet og kontrollen overføres til det.

Bootstrap

Alle IA32-prosessorer laster den første instruksjonen etter RESET fra den heksadesimale adressen 0xFFFFFFF0 (deres 16-bits forgjengere fra adressen 0xFFFF0), som tilsvarer en ikke-flyktig minneplassering. Trinnene tatt av BIOS er:

  1. POST ( Power On Self Test ), en serie diagnostiske tester for å verifisere riktig funksjon av maskinvaren og hovedkortet : hvis alle de kontrollerte enhetene fungerer, avgir den et enkelt "pip" fra systemhøyttaleren og fortsetter, men hvis en eller flere enheter blant de testede ikke fungerer, høyttaleren vil avgi en serie pip, lange eller korte, i et variabelt antall i henhold til en presis kode som indikerer den defekte perifere enheten og typen problem som oppstår [10]
  2. den ser etter et installert skjermkort , først og fremst det som i henhold til interne data skal være til stede, og utfører video- POST som ligger i den interne ROM -en til skjermkortet.
  3. den ser etter eventuelle ROM-er til andre installerte enheter og kjører POST-rutinene deres.
  4. utfører andre tester, for eksempel minnetelling og tastaturstatus . Hvis den støter på feil, tyr den ikke til pipekoden, men (nå kan den) den viser en melding på skjermen.
  5. viser en presentasjonsskjerm på skjermen, med noen data om maskinvaren til den aktuelle datamaskinen.
  6. kompilerer en fullstendig oversikt over typen maskinvare som er installert og kapasiteten som påtreffes: registrerer minnetimingene, de fysiske parametrene til harddiskene og tilgangsmodusene de støtter, de serielle og parallelle portene og deres hastigheter, hvis de har en FIFO , og annen.
  7. (hvis BIOS støtter Plug and Play ) konfigurerer Plug and Play-enhetene som er tilstede automatisk og viser en melding på skjermen for hver av dem.
  8. den har grensesnitt med CMOS -minnet , som inneholder konfigurasjonsparametrene som kan endres, og utfører de relative instruksjonene etter å ha verifisert deres integritet gjennom en kontrollsumalgoritme .
  9. Til slutt, se etter en diskstasjon som du kan laste operativsystemet fra. Hvis det er det, lastes den inn i RAM , på adressen 0000: 7C00, den første sektoren på disken (sylinder 0, hode 0, sektor 1), som tilsvarer master boot record (MBR) og utførelsen fortsetter derfra.

Fra dette tidspunktet avhenger bootstrap-prosessen av det bestemte operativsystemet som er installert.

Oppstartsbehandlingen og oppstartslasteren

Hvis flere operativsystemer er installert på samme maskin, overlates valget av ønsket operativsystem til brukeren eller til standardinnstillingen , i begge tilfeller gjennom oppstartsbehandlingen .

Image
Ubuntu 8.04 GRUB oppstartslaster _

Derfor er noen ganger koden i den første sektoren av en disk ikke koden til operativsystemet, men koden til dette spesielle programmet, hvis oppgave er å vise en meny der brukeren kan velge hvilket, blant flere installerte operativsystemer, som skal starte : når valget er gjort, laster et annet program kalt boot loader koden til den første sektoren i det valgte operativsystemet, som starter kjøringen som om den hadde blitt startet fra samme BIOS.

Noen operativsystemer kan motta oppstartsparametere: oppstartslasteren kan tillate deg å definere disse parameterne enten i en konfigurasjonsfil eller ved oppstart.

I tillegg til operativsystemer i streng forstand, kan det også være preoperative (oppstartbare) systemer, slik som gjenopprettingsmiljøer, stasjonskryptering eller synkroniseringsverktøy, bedriftssikkerhetsprogramvare, også oppført av oppstartsbehandlingen.

Nettverksoppstart

Mange Ethernet -nettverkskort har en funksjon kalt Preboot Execution Environment (PXE), som lar deg laste et operativsystem (eller oftere en oppstartslaster) fra nettverket i stedet for fra en lokal disk.

Starte operativsystemet

Hvis en oppstartslaster brukes, vil den laste operativsystemkjernen , og noen ganger en initrd som vil utføre den første fasen av oppstarten.

Omstarten

Det avledede uttrykket reboot (analogt med "reboot") refererer til datamaskinens avslutnings- og omstartsekvens, vanligvis for systemprogramvareinstallasjoner eller for å reparere alvorlige maskinvare- eller programvarefeil som har kompromittert stabiliteten eller ytelsen til maskinen.

Omstarten kan gjøres på tre måter:

  • fysisk avstengning og omstart (avbrudd og gjenoppretting av strømforsyningen). Kalt hard omstart , det er farlig for både data- og maskinvareintegritet og bør aldri gjøres bortsett fra i ekstreme tilfeller;
  • ved å trykke på tilbakestillingsknappen (for PC-er utstyrt med det), som aktiverer CPU -tilbakestillingssignalet . Dette er også en hard omstart, og dette anbefales heller ikke, fordi det kan skape datatap, men ikke utgjøre noen risiko for maskinvaren. Hele oppstartssekvensen for BIOS og operativsystem starter på nytt, men det er mulig at noen enheter som allerede er i feiltilstander før tilbakestillingen, ikke vil svare på BIOS under initialisering, noe som tvinger til en fysisk avslutning av maskinen.
  • omstart med tastekombinasjoner (f.eks. på PC, i Windows -plattformen , gjennom tastekombinasjonen Ctrl + Alt + Del , eller i UNIX -systemer Ctrl + Alt + SysReq + B) kalt myk omstart : i motsetning til full oppstart, POST ikke ved myk omstart og søk etter tastatur og video, men prosessen starter på nytt fra omtrent trinn 6 i forrige avsnitt (maskinvarebeholdning).

Merknader

  1. ^ (fr) EPAI Fribourg - Informaticiens CFC: Démarrage d'un ordinateur , på epai-ict.ch . Hentet 13. januar 2018 (Arkiveret fra originalen 13. januar 2018) .
  2. ^ www.z80.eu: "MITS Altair 8800 datamaskin"
  3. ^ Youtube: "Altair 8800: Disk Boot from Paper Tape", av deramp5113
  4. ^ trmm.net: "PDP-11 / Oppstart - Trammell Hudsons prosjekter"
  5. ^ PDP-11: Hvordan bootstrap
  6. ^ Ciaramella, Alberto. "Enhet for automatisk lasting av sentralminnet til elektroniske prosessorer." US patent nr. 4.117.974. 3. oktober 1978. (søkt patent i 1975), https://www.google.com/patents/US4117974
  7. ^ Intervju med Alberto Ciaramella om bootstrap-patentet født i CSELT av Vittorio Pasteris
  8. ^ Jobs, Steve. "Steve Jobs - eplet i hodet." Steve Jobs: Eplet i hodet
  9. ^ Srivastava, Manish. "STEVEN WOZNIAK."
  10. ^ Tolke BIOS-pip - AZPoint Arkivert 19. april 2010 på Internet Archive .

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker

Hentet fra " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Boot&oldid=128095311 "