ما الذي يحدث بالضبط عند تشغيل الكمبيوتر؟

عندما تشغل جهاز كمبيوتر ، يمر عبر عملية "تمهيد لأعلى" - مصطلح يأتي من كلمة "bootstrap". إليك ما يحدث في الخلفية - سواء كنت تستخدم نظام Windows أو Mac أو Linux.

صلاحيات الأجهزة في

عند الضغط على زر الطاقة ، يوفر الكمبيوتر الطاقة لمكوناته ، اللوحة الأم ، وحدة المعالجة المركزية ، الأقراص الصلبة ، محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ، معالجات الرسومات ، وكل شيء آخر في الكمبيوتر.

تُعرف قطعة الأجهزة التي تزود بالطاقة باسم "مزود الطاقة". داخل كمبيوتر سطح مكتب نموذجي ، يبدو وكأنه صندوق في زاوية العلبة (الشيء الأصفر في الصورة أعلاه) ، وهو المكان الذي توصل فيه التيار المتردد. حبل القوة.

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 الماضي ، قام 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 أكثر ، لا تزال بعض شركات تصنيع أجهزة الكمبيوتر تستدعي برنامجها "BIOS" UEFI على أي حال.

اختبارات UEFI أو BIOS وتهيئة الأجهزة

يقوم نظام BIOS أو البرامج الثابتة UEFI بتحميل إعدادات التكوين من مكان خاص على اللوحة الأم بشكل تقليدي ، وكان ذلك في الذاكرة التي تدعمها 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 الخاص بك - بما في ذلك وحدة المعالجة المركزية نفسها. على سبيل المثال ، إذا لم يكن جهاز الكمبيوتر لديك يحتوي على أي ذاكرة وصول عشوائي (RAM) ، فسيظهر صوتًا وسيظهر لك خطأً ، مما يؤدي إلى إيقاف عملية التمهيد. 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 Intel Engine Engine. وهذا يوفر مجموعة متنوعة من الميزات ، بما في ذلك تشغيل تقنية الإدارة الفعالة من إنتل ، والتي تتيح الإدارة عن بعد لأجهزة الكمبيوتر التجارية.

يسلم UEFI أو BIOS إلى جهاز التمهيد

بعد الانتهاء من الاختبار وتهيئة الجهاز ، سيقوم UEFI أو BIOS بتسليم مسئولية تمهيد جهاز الكمبيوتر الخاص بك إلى محمل الإقلاع الخاص بنظام التشغيل.

يبحث UEFI أو BIOS عن "جهاز إقلاع" لتشغيل نظام التشغيل الخاص بك. عادةً ما يكون هذا هو 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 ، يحاول 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 البدء من محرك الأقراص الثابتة.

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 تستخدم UEFI استخدام طريقة التمهيد MBR القديمة هذه لتشغيل نظام تشغيل ، ولكنها عادة ما تستخدم شيئًا يسمى EFI القابل للتنفيذ بدلاً من ذلك. لا يجب تخزينها في بداية القرص. بدلا من ذلك ، يتم تخزينها على شيء يسمى "قسم نظام EFI".

في كلتا الحالتين ، فإن المبدأ هو نفسه - BIOS أو UEFI يفحص جهاز تخزين على النظام الخاص بك للبحث عن برنامج صغير ، إما في MBR أو في قسم نظام EFI ، وتشغيله. إذا لم يكن هناك جهاز إقلاع قابل للتشغيل ، فستفشل عملية التمهيد ، وستظهر لك رسالة خطأ توضح ذلك على الشاشة.

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 برامج ضارة ذات مستوى منخفض. إذا تم تمكين Secure Boot ، يتحقق UEFI من أن برنامج bootloader قد تم توقيعه بشكل صحيح قبل بدء تشغيله.

برنامج Bootloader يقوم 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 برنامج bootloader-على سبيل المثال ، إذا كانت ملفاته تالفة على القرص ، فسترى رسالة خطأ أداة تحميل أداة bootloader ، وستتوقف عملية التمهيد.

محمل الإقلاع هو مجرد برنامج صغير ، ولا يتعامل مع 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 الجزء الأساسي من نظام التشغيل Windows ثم يقوم بتشغيل kernel. يقوم kernel بعد ذلك بتحميل سجل النظام إلى الذاكرة كما يقوم بتحميل أي برامج تشغيل إضافية تم تمييزها بـ "BOOT_START" ، مما يعني أنه يجب تحميلها عند الإقلاع. ثم يقوم Windows kernel بتشغيل عملية مدير الجلسة (Smss.exe) ، التي تبدأ جلسة عمل النظام وتحمّل برامج تشغيل إضافية. وتستمر 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 kernel أيضًا نظام init-systemd في معظم توزيعات Linux الحديثة. يعالج نظام init خدمات بدء التشغيل وعمليات المستخدم الأخرى التي تؤدي إلى الوصول إلى مطالبة تسجيل الدخول.

هذه العملية المعنية هي مجرد طريقة لجعل كل شيء يتم تحميله بشكل صحيح عن طريق 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 عند تشغيل النظام.

عملية الإغلاق متضمنة جدا ، أيضا. فيما يلي بالضبط ما يحدث عند إيقاف تشغيل أو تسجيل الخروج من جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows.

Image Credit: Suwan Waenlor / Shutterstock.com، DR-images / Shutterstock.com,