عندما تشغل جهاز الكمبيوتر فإنه يمر عبر عملية "boot up" - مصطلح يأتي من كلمة "bootstrap". وإليك ما يحدث في الخلفية سواء كنت تستخدم نظام Windows أو Mac أو Linux.
The Hardware Powers On
عند الضغط على زر الطاقة يوفر الكمبيوتر الطاقة لمكوناته - اللوحة الأم ، وحدة المعالجة المركزية ، الأقراص الصلبة ، محركات الأقراص ، معالجات الرسومات ، وكل شيء آخر في الكمبيوتر.
تُعرف قطعة العتاد التي تزود بالطاقة باسم "power supply". داخل جهاز كمبيوتر مكتبي نموذجي ، يبدو وكأنه صندوق في زاوية العلبة (الشيء الأصفر في الصورة أعلاه).
وحدة المعالجة المركزية تحمّل UEFI أو BIOS
والآن بعد أن أصبح لديها كهرباء تقوم وحدة المعالجة المركزية بتهيئة نفسها وتبحث عن برنامج صغير يتم تخزينه عادة في شريحة على اللوحة الأم.
في السابق يقوم جهاز الكمبيوتر بتحميل شيء يسمى BIOS (نظام الإدخال / الإخراج الأساسي). على أجهزة الكمبيوتر الحديثة، يقوم CPU بتحميل البرامج الثابتة UEFI (واجهة البرامج الثابتة القابلة للتوسعة الموحدة) بدلاً من ذلك. هذا هو بديل حديث لنظام BIOS على الطراز القديم. ولكن لجعلها مربكة بشكل أكبر، لا تزال بعض شركات تصنيع أجهزة الكمبيوتر تطلق على برنامجها "BIOS" UEFI على أي حال.
UEFI أو BIOS الاختبارات وتهيئة الأجهزة
يحمّل نظام BIOS أو البرامج الثابتة UEFI إعدادات التكوين من مكان خاص على اللوحة الأم - وكان ذلك تقليديًا في الذاكرة التي تم نسخها احتياطيًا بواسطة بطارية CMOS. إذا قمت بتغيير بعض الإعدادات ذات المستوى المنخفض في شاشة إعدادات BIOS أو UEFI، فهذا هو المكان الذي يتم فيه تخزين إعداداتك المخصصة.
تقوم وحدة المعالجة المركزية بتشغيل UEFI أو BIOS، والذي يقوم باختبار وتهيئة أجهزة النظام - بما في ذلك وحدة المعالجة المركزية نفسها. على سبيل المثال، إذا لم يكن جهاز الكمبيوتر لديك يحتوي على أي ذاكرة وصول عشوائي، فسيصدر صوتًا وسيظهر لك خطأً، مما يؤدي إلى إيقاف عملية التشغيل. هذا هو المعروف باسم عملية POST (اختبار الطاقة الذاتي).
قد ترى شعار الشركة المصنعة للكمبيوتر يظهر على الشاشة أثناء هذه العملية، ويمكنك في كثير من الأحيان الضغط على زر للوصول إلى شاشة إعدادات BIOS أو UEFI من هنا. ومع ذلك، فإن العديد من أجهزة الكمبيوتر الحديثة تطير خلال هذه العملية بسرعة لدرجة أنها لا تهتم بعرض الشعار وتتطلب الوصول إلى شاشة إعداد UEFI الخاصة بها من قائمة خيارات تمهيد Windows.
يمكن UEFI القيام بأكثر من مجرد تهيئة الأجهزة ؛ انها حقا نظام تشغيل صغير. على سبيل المثال، لدى وحدات المعالجة المركزية Intel محرك إدارة. يوفر ذلك مجموعة متنوعة من الميزات بما في ذلك تشغيل تقنية الإدارة النشطة من Intel والتي تتيح الإدارة عن بعد لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
تسليم UEFI أو BIOS إلى جهاز التمهيد
بعد الانتهاء من اختبار تهيئة جهازك وتهيئته، سيقوم UEFI أو BIOS بتسليم مسؤولية تمهيد جهاز الكمبيوتر الخاص بك إلى أداة تحميل نظام التشغيل الخاصة بك.
يبحث UEFI أو BIOS عن "جهاز إقلاع" لتشغيل نظام التشغيل الخاص بك. عادةً ما يكون هذا من القرص الثابت لجهاز الكمبيوتر أو محرك الأقراص الثابت، ولكن قد يكون أيضًا محرك أقراص مضغوطة أو أقراص DVD أو محرك أقراص USB أو موقع شبكة. يكون جهاز التمهيد قابلاً للتهيئة من داخل شاشة إعداد UEFI أو BIOS. إذا كان لديك العديد من أجهزة التمهيد، فيحاول UEFI أو BIOS تسليم عملية بدء التشغيل إليهم بالترتيب الذي تم سردهم به. لذلك على سبيل المثال، إذا كان لديك قرص DVD قابل للتشغيل في محرك الأقراص الضوئية، فقد يحاول النظام البدء من ذلك قبل أن يحاول بدء التشغيل من محرك الأقراص الثابت.
تقليديا، بدا BIOS في MBR (سجل التمهيد الرئيسي)، وقطاع التمهيد خاص في بداية القرص. تحتوي MBR على كود يقوم بتحميل بقية نظام التشغيل والمعروف باسم "bootloader". يقوم BIOS بتنفيذ برنامج bootloader، والذي يأخذه من هناك ويبدأ بتشغيل نظام التشغيل الفعلي - Windows أو Linux، على سبيل المثال.
لا يزال بإمكان أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على UEFI استخدام طريقة التمهيد MBR هذه ذات النمط القديم لتشغيل نظام التشغيل، ولكنها عادة ما تستخدم شيئًا يسمى EFI القابل للتنفيذ بدلاً من ذلك. لا يجب تخزينها في بداية القرص. بدلاً من ذلك، يتم تخزينها على شيء يُسمى "قسم نظام EFI".
في كلتا الحالتين، فإن المبدأ هو نفسه - يقوم BIOS أو UEFI بفحص جهاز تخزين على نظامك للبحث عن برنامج صغير، سواء في MBR أو في قسم نظام EFI وتشغيله. إذا لم يكن هناك جهاز إقلاع قابل للتشغيل، فستفشل عملية التمهيد وستظهر رسالة خطأ توضح ذلك على شاشتك.
على أجهزة الكمبيوتر الحديثة يتم تكوين البرامج الثابتة UEFI بشكل عام لـ "التمهيد الآمن". وهذا يضمن أن نظام التشغيل الذي بدأ تشغيله لم يتم العبث به ولن يقوم بتحميل البرامج الضارة ذات المستوى المنخفض. إذا تم تمكين التمهيد الآمن، يتحقق UEFI ما إذا كان برنامج bootloader قد تم توقيعه بشكل صحيح قبل بدء تشغيله.
يقوم برنامج Bootloader بتحميل نظام التشغيل الكامل
محمل الإقلاع هو برنامج صغير يحتوي على مهمة كبيرة في تشغيل باقي نظام التشغيل. يستخدم Windows برنامج bootloader يسمى Windows Boot Manager (Bootmgr.exe)، معظم أنظمة Linux تستخدم GRUB، وتستخدم أجهزة Mac ما يسمى boot.efi.
إذا كانت هناك مشكلة في أداة تحميل التشغيل - على سبيل المثال، إذا كانت ملفاتها تالفة على القرص سترى رسالة خطأ أداة لتحميل أداة bootloader وستتوقف عملية التمهيد.
محمل الإقلاع هو مجرد برنامج صغير ولا يعالج عملية التمهيد من تلقاء نفسه. في Windows يبحث Windows Boot Manager عن نظام التشغيل Windows OS Loader ويبدأ تشغيله. يقوم برنامج التشغيل بتحميل برامج تشغيل الأجهزة الأساسية المطلوبة لتشغيل النواة - الجزء الأساسي من نظام تشغيل Windows - ثم يقوم بتشغيل kernel. يقوم kernel بعد ذلك بتحميل سجل النظام إلى الذاكرة كما يقوم بتحميل أي برامج تشغيل إضافية يتم تمييزها بـ "BOOT_START"، مما يعني أنه يجب تحميلها عند الإقلاع. ثم يقوم Windows kernel بتشغيل عملية مدير الجلسة (Smss.exe)، والتي تبدأ جلسة عمل النظام وتحمّل برامج تشغيل إضافية. تستمر هذه العملية، ويقوم Windows بتحميل خدمات الخلفية بالإضافة إلى شاشة الترحيب التي تتيح لك تسجيل الدخول.
في Linux تقوم أداة تحميل GRUB بتحميل نواة Linux. يبدأ النواة أيضًا نظام init - وهو systemd على معظم توزيعات Linux الحديثة. يعالج نظام init خدمات بدء التشغيل وعمليات المستخدم الأخرى التي تقود كل الطريق إلى مطالبة تسجيل الدخول.
هذه العملية المتضمنة هي مجرد طريقة لجعل كل شيء يتم تحميله بشكل صحيح من خلال القيام بالأشياء بالترتيب الصحيح.
بالمناسبة، يتم تحميل ما يسمى بـ "برامج بدء التشغيل" فعليًا عند تسجيل الدخول إلى حساب المستخدم الخاص بك وليس عند بدء تشغيل النظام. ولكن بعض الخدمات الأساسية (على نظام التشغيل Windows) أو برامج daemons (في Linux و MacOS) يتم تشغيلها في الخلفية عندما يقوم النظام بالتمهيد.
عند الضغط على زر الطاقة يوفر الكمبيوتر الطاقة لمكوناته - اللوحة الأم ، وحدة المعالجة المركزية ، الأقراص الصلبة ، محركات الأقراص ، معالجات الرسومات ، وكل شيء آخر في الكمبيوتر.
وحدة المعالجة المركزية تحمّل UEFI أو BIOS
والآن بعد أن أصبح لديها كهرباء تقوم وحدة المعالجة المركزية بتهيئة نفسها وتبحث عن برنامج صغير يتم تخزينه عادة في شريحة على اللوحة الأم.
UEFI أو BIOS الاختبارات وتهيئة الأجهزة
يحمّل نظام BIOS أو البرامج الثابتة UEFI إعدادات التكوين من مكان خاص على اللوحة الأم - وكان ذلك تقليديًا في الذاكرة التي تم نسخها احتياطيًا بواسطة بطارية CMOS. إذا قمت بتغيير بعض الإعدادات ذات المستوى المنخفض في شاشة إعدادات BIOS أو UEFI، فهذا هو المكان الذي يتم فيه تخزين إعداداتك المخصصة.
قد ترى شعار الشركة المصنعة للكمبيوتر يظهر على الشاشة أثناء هذه العملية، ويمكنك في كثير من الأحيان الضغط على زر للوصول إلى شاشة إعدادات BIOS أو UEFI من هنا. ومع ذلك، فإن العديد من أجهزة الكمبيوتر الحديثة تطير خلال هذه العملية بسرعة لدرجة أنها لا تهتم بعرض الشعار وتتطلب الوصول إلى شاشة إعداد UEFI الخاصة بها من قائمة خيارات تمهيد Windows.
يمكن UEFI القيام بأكثر من مجرد تهيئة الأجهزة ؛ انها حقا نظام تشغيل صغير. على سبيل المثال، لدى وحدات المعالجة المركزية Intel محرك إدارة. يوفر ذلك مجموعة متنوعة من الميزات بما في ذلك تشغيل تقنية الإدارة النشطة من Intel والتي تتيح الإدارة عن بعد لأجهزة الكمبيوتر الشخصية.
تسليم UEFI أو BIOS إلى جهاز التمهيد
بعد الانتهاء من اختبار تهيئة جهازك وتهيئته، سيقوم UEFI أو BIOS بتسليم مسؤولية تمهيد جهاز الكمبيوتر الخاص بك إلى أداة تحميل نظام التشغيل الخاصة بك.
تقليديا، بدا BIOS في MBR (سجل التمهيد الرئيسي)، وقطاع التمهيد خاص في بداية القرص. تحتوي MBR على كود يقوم بتحميل بقية نظام التشغيل والمعروف باسم "bootloader". يقوم BIOS بتنفيذ برنامج bootloader، والذي يأخذه من هناك ويبدأ بتشغيل نظام التشغيل الفعلي - Windows أو Linux، على سبيل المثال.
لا يزال بإمكان أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على UEFI استخدام طريقة التمهيد MBR هذه ذات النمط القديم لتشغيل نظام التشغيل، ولكنها عادة ما تستخدم شيئًا يسمى EFI القابل للتنفيذ بدلاً من ذلك. لا يجب تخزينها في بداية القرص. بدلاً من ذلك، يتم تخزينها على شيء يُسمى "قسم نظام EFI".
في كلتا الحالتين، فإن المبدأ هو نفسه - يقوم BIOS أو UEFI بفحص جهاز تخزين على نظامك للبحث عن برنامج صغير، سواء في MBR أو في قسم نظام EFI وتشغيله. إذا لم يكن هناك جهاز إقلاع قابل للتشغيل، فستفشل عملية التمهيد وستظهر رسالة خطأ توضح ذلك على شاشتك.
على أجهزة الكمبيوتر الحديثة يتم تكوين البرامج الثابتة UEFI بشكل عام لـ "التمهيد الآمن". وهذا يضمن أن نظام التشغيل الذي بدأ تشغيله لم يتم العبث به ولن يقوم بتحميل البرامج الضارة ذات المستوى المنخفض. إذا تم تمكين التمهيد الآمن، يتحقق UEFI ما إذا كان برنامج bootloader قد تم توقيعه بشكل صحيح قبل بدء تشغيله.
يقوم برنامج Bootloader بتحميل نظام التشغيل الكامل
محمل الإقلاع هو برنامج صغير يحتوي على مهمة كبيرة في تشغيل باقي نظام التشغيل. يستخدم Windows برنامج bootloader يسمى Windows Boot Manager (Bootmgr.exe)، معظم أنظمة Linux تستخدم GRUB، وتستخدم أجهزة Mac ما يسمى boot.efi.
محمل الإقلاع هو مجرد برنامج صغير ولا يعالج عملية التمهيد من تلقاء نفسه. في Windows يبحث Windows Boot Manager عن نظام التشغيل Windows OS Loader ويبدأ تشغيله. يقوم برنامج التشغيل بتحميل برامج تشغيل الأجهزة الأساسية المطلوبة لتشغيل النواة - الجزء الأساسي من نظام تشغيل Windows - ثم يقوم بتشغيل kernel. يقوم kernel بعد ذلك بتحميل سجل النظام إلى الذاكرة كما يقوم بتحميل أي برامج تشغيل إضافية يتم تمييزها بـ "BOOT_START"، مما يعني أنه يجب تحميلها عند الإقلاع. ثم يقوم Windows kernel بتشغيل عملية مدير الجلسة (Smss.exe)، والتي تبدأ جلسة عمل النظام وتحمّل برامج تشغيل إضافية. تستمر هذه العملية، ويقوم Windows بتحميل خدمات الخلفية بالإضافة إلى شاشة الترحيب التي تتيح لك تسجيل الدخول.
في Linux تقوم أداة تحميل GRUB بتحميل نواة Linux. يبدأ النواة أيضًا نظام init - وهو systemd على معظم توزيعات Linux الحديثة. يعالج نظام init خدمات بدء التشغيل وعمليات المستخدم الأخرى التي تقود كل الطريق إلى مطالبة تسجيل الدخول.
هذه العملية المتضمنة هي مجرد طريقة لجعل كل شيء يتم تحميله بشكل صحيح من خلال القيام بالأشياء بالترتيب الصحيح.
بالمناسبة، يتم تحميل ما يسمى بـ "برامج بدء التشغيل" فعليًا عند تسجيل الدخول إلى حساب المستخدم الخاص بك وليس عند بدء تشغيل النظام. ولكن بعض الخدمات الأساسية (على نظام التشغيل Windows) أو برامج daemons (في Linux و MacOS) يتم تشغيلها في الخلفية عندما يقوم النظام بالتمهيد.
تعليقات
إرسال تعليق