Загрузчик ос

1. Понятие и функции загрузчика.

Загрузчик операционной системы — системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера.

Функции:

• обеспечивает необходимые средства для диалога с пользователем компьютера (например, загрузчик позволяет выбрать операционную систему для загрузки);

• приводит аппаратуру компьютера в состояние, необходимое для старта ядра операционной системы (например, на не-x86 архитектурах перед запуском ядра загрузчик должен правильно настроить виртуальную память);

• загружает ядро операционной системы в ОЗУ. Загрузка ядра операционной системы не обязательно происходит с жесткого диска. Загрузчик может получать ядро по сети. Ядро может храниться в ПЗУ или загружаться через последовательные интерфейсы (это может пригодиться на ранней стадии отладки создаваемой компьютерной системы);

• формирует параметры, передаваемые ядру операционной системы (например, ядру Linux передаются параметры, указывающие способ подключения корневой файловой системы);

• передаёт управление ядру операционной системы.

2. Bios. Целевое назначение и процесс запуска.

BIOS представляет собой набор зашитых в материнскую плату персонального компьютера микропрограмм (образующих системное программное обеспечение), обеспечивающих начальную загрузку компьютера и последующий запуск операционной системы, является индивидуальным для каждой модели материнской платы.

Основная задача BIOS – инициализация системы в целом и передача управления загрузчику ОС для дальнейшей загрузки и работы пользователя.

При запуске ПК процессор выполняет инструкцию, которая находится по определенному адресу в памяти (только для чтения либо любой другой). Данный адрес является «вшитым» и фиксированным для каждой модели центрального процессора. Для х86-совместимых такой адрес - FFFFFFF0h. Этой инструкцией как правило является «прыжок» на адрес памяти, который «запускает» (содержит первую инструкцию) первую программу для инициализации ПК – BIOS (basic input-output system). все BIOS (и UEFI) выполняют прежде все т.н. POST (Power-On self-test, самопроверка после запуска) – для проверки работоспособности оборудования, выставления исходных значений внутренних переменных и подобного. Следующий шагом является подключение и сопряжение с внешними устройствами – контроллеры жестких дисков, мыши, клавиатуры и др. На данном этапе ПК инициализирован, все оборудование находится в рабочем состоянии.

Следующим шагом процесса запуска является передача управления загрузчику ОС. Для этого BIOS определяет устройство для запуска (как правило, выставляется в настройках BIOS в качестве boot disk order – порядка загрузки) – жесткий диск, flash-накопитель, компакт-диск, сетевое устройство или др, ищет  загрузчик операционной системы MBR и передаёт управление находящемуся в MBR загрузочному коду.

3. Mbr. Целевое назначение и структура.

Главная загрузочная запись(англ. master boot record, MBR) — код и данные, необходимые для последующей загрузки операционной системы и расположенные в первых физических секторах(чаще всего в самом первом) нажёстком диске или другом устройстве хранения информации.

Основная цель MBR – предоставление пользователю выбора загрузочного раздела. В случае, если устройство имеет только один раздел (как, например, дискета или сетевая загрузка), то выбор однозначен, и загрузка продолжается сразу с этого устройства. Однако, если устройство содержит несколько разделов, каждый из которых потенциально может быть загрузочным (как, например, в случае жёстких дисков), то возникает неопределённость: с какого именно раздела производить загрузку. Для разрешения неоднозначности по выбору раздела было предложено вынести этот вопрос из ведения BIOS и передать этот выбор самому устройству. Возникла идея использовать для этого небольшую программу, записанную на самом носителе, которая и осуществляла бы данный выбор. Так появилась концепция MBR.

Таким образом, потенциальное наличие нескольких загрузочных разделов, среди которых необходимо осуществить выбор — это ключевой момент в необходимости появления и отработки MBR. Для устройств с единственным (или однозначно заданным) загрузочным разделом концепция MBR лишена смысла и не используется.

После выбора раздела MBR передает управление непосредственно загрузчику ОС на выбранном разделе.

Структура главной загрузочной записи (MBR)
Смещение	Длина, байт	Описание
0000h	446	Код загрузчика
01BEh	64	Таблица разделов
	16	Раздел 1
01CEh	16	Раздел 2
01DEh	16	Раздел 3
01EEh	16	Раздел 4
01FEh	2	Сигнатура (55h AAh)