Εκκίνηση Υπολογιστή: Τι Ακριβώς Συμβαίνει Όταν Ανοίγω Το PC

Ο χειρισμός ενός ηλεκτρονικού υπολογιστή είναι μία εύκολη υπόθεση στις μέρες μας. Είναι κάτι που ακόμη και τα μικρά παιδιά μπορούν να κάνουν. Ωστόσο, πριν το PC μας εμφανίσει την όμορφη και φιλική επιφάνεια εργασίας, στο παρασκήνιο γίνονται πολλές και διάφορες εσωτερικές διεργασίες. Στο άρθρο θα δούμε τι ακριβώς συμβαίνει στην εκκίνηση υπολογιστή, είτε πρόκειται για σύστημα με Windows, είτε για Linux.

Η εκκίνηση υπολογιστή

Κατά την εκκίνηση υπολογιστή, εκτελείται μία διαδικασία που ονομάζεται “boot up”, ένας όρος που προέρχεται από τη λέξη “bootstrap”. Είναι κάτι που φυσικά δεν το βλέπουμε, καθώς όλα γίνονται στο παρασκήνιο.

Από τη στιγμή που πατάμε το κουμπί τροφοδοσίας, ο υπολογιστής αρχικά μεταφέρει ενέργεια στην μητρική πλακέτα, τον επεξεργαστή (CPU), τους σκληρούς δίσκους, την κάρτα γραφικών (GPU), και οποιοδήποτε άλλο υποσύστημα υπάρχει στον υπολογιστή.

Το κομμάτι του υλικού που τροφοδοτεί το PC με ενέργεια δεν είναι άλλο από το τροφοδοτικό. Ως γνωστόν, σε ένα τυπικό επιτραπέζιο υπολογιστή, μοιάζει με ένα μικρό μεταλλικό κουτί. Σε αυτό συνδέουμε το καλώδιο τροφοδοσίας.

Η CPU φορτώνει το UEFI ή το BIOS

Κατόπιν, η μητρική πλακέτα προετοιμάζεται με το δικό της firmware έτσι ώστε να λειτουργήσει η CPU. Από εκεί και μετά, ο επεξεργαστής ψάχνει να φορτώσει ένα μικρό πρόγραμμα που συνήθως είναι αποθηκευμένο σε ένα τσιπ στη μητρική.

Στο παρελθόν, ο υπολογιστής φόρτωνε το λεγόμενο BIOS (Basic Input / Output System). Στα σύγχρονα PC, η CPU φορτώνει το UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), το οποίο υποστηρίζει μια σειρά από χαρακτηριστικά τα οποία δεν θα βρούμε στο BIOS. Ωστόσο, τιμής ένεκεν, ο όρος “BIOS” έχει παραμείνει.

Το UEFI ή BIOS δοκιμάζει το υλικό

Στη συνέχεια, το firmware του BIOS ή του UEFI φορτώνει τις ρυθμίσεις διαμόρφωσης από μία ειδική θέση στη μητρική πλακέτα.

Κατόπιν, η CPU τρέχει το UEFI ή το BIOS, εκτελώντας έναν αυτόματο έλεγχο ενεργοποίησης. Πρόκειται για το λεγόμενο POST (Power-on self-test), το οποίο δοκιμάζει και προετοιμάζει το υλικό του συστήματός μας, συμπεριλαμβανομένης της ίδιας της CPU.

Το POST είναι ένα μικρό πρόγραμμα στο BIOS που ελέγχει για τυχόν αστοχίες υλικού. Ένα μόνο “μπιπ” στην εκκίνηση υπολογιστή σηματοδοτεί ότι όλα είναι εντάξει. Αν ακουστούν περισσότερα, φανερώνουν μία δυσλειτουργία υλικού.

Αυτά τα ηχητικά σήματα είναι γνωστά ως POST beep codes και μας βοηθούν να διαγνώσουμε ποιο υλικό δυσλειτουργεί. Για παράδειγμα, αν η μνήμη του υπολογιστή έχει κάποιο πρόβλημα, θα ακουστούν παραπάνω από ένα μπιπ, ανάλογα τη δυσλειτουργία που υπάρχει στο συγκεκριμένο υλικό, και ανάλογα και τη μητρική.

Τι Σημαίνουν τα Μπιπ στην Έναρξη του Υπολογιστή

Όταν ο υπολογιστής μας δεν ανοίγει, και από το κουτί ακούγονται μια σειρά από μπιπ, είναι σίγουρο πως υπάρχει κάποιο πρόβλημα, ενδεχομένως σοβαρό. Γνωρίζοντας τι σημαίνουν…

Master Boot Record

Το MBR είναι ένα μικρό πρόγραμμα το οποίο περιέχει τον κώδικα που φορτώνει το λειτουργικό σύστημα, γνωστό ως bootloader.

Αυτή η περίπλοκη διαδικασία ξεκινά αρχικά με το POST, που είδαμε νωρίτερα, και τελειώνει όταν το BIOS αναζητά το MBR στον σκληρό δίσκο.

Οι υπολογιστές με UEFI μπορούν να χρησιμοποιήσουν την μέθοδο εκκίνησης MBR για την εκκίνηση ενός λειτουργικού συστήματος. Ωστόσο, συνήθως χρησιμοποιούν κάτι που ονομάζεται εκτελέσιμο αρχείο EFI, το οποίο δεν είναι απαραίτητο να βρίσκεται στον δίσκο.

Παρ' όλα αυτά, η διαδικασία είναι η ίδια. Έτσι, αφού γίνει η δοκιμή και η προετοιμασία του υλικού μας, το UEFI ή το BIOS θα παραδώσει την ευθύνη για την εκκίνηση υπολογιστή στον bootloader του λειτουργικού μας συστήματος, ο οποίος αναζητά μία συσκευή εκκίνησης.

Συνήθως αυτή η συσκευή είναι ο σκληρός δίσκος του υπολογιστή μας. Ωστόσο, μπορεί επίσης να είναι ένα CD, DVD, μονάδα USB, ή τοποθεσία δικτύου. Γενικά, η σειρά αναζήτησης είναι προκαθορισμένη από τον κατασκευαστή και ξεκινά πρώτα με τον σκληρό δίσκο.

Εάν έχουμε πολλαπλές συσκευές εκκίνησης, το UEFI ή το BIOS θα προχωρήσει στην εκκίνηση υπολογιστή με τη προκαθορισμένη σειρά. Ωστόσο, μπορούμε να αλλάξουμε αυτήν την ακολουθία αν το επιθυμούμε.

Αυτές οι πληροφορίες εμφανίζονται κατά την εκκίνηση υπολογιστή συνήθως με το πάτημα ενός πλήκτρου.

Ο bootloader φορτώνει το πλήρες λειτουργικό σύστημα

Τα Windows χρησιμοποιούν έναν bootloader που ονομάζεται Boot Manager (Bootmgr.exe) σε μία διαδικασία δύο σταδίων.

Στην αρχή, φορτώνει τα βασικά προγράμματα οδήγησης υλικού που απαιτούνται για την εκτέλεση του πυρήνα, ο οποίος είναι το βασικό μέρος του λειτουργικού συστήματος των Windows. Στη συνέχεια, ο Boot Manager εκκινεί τον πυρήνα.

Τα περισσότερα συστήματα Linux χρησιμοποιούν το GRUB, το οποίο φορτώνει τον πυρήνα του Linux. Η εκκίνηση ενός λειτουργικού συστήματος με χρήση του GRUB είναι και αυτή μία διαδικασία δύο σταδίων, όπου ο πυρήνας στη συνέχεια εκκινεί το “init”, το οποίο βρίσκεται στις σύγχρονες διανομές Linux.

Σε περίπτωση προβλήματος με τον bootloader, θα λάβουμε και αντίστοιχη ειδοποίηση. Για παράδειγμα, αν τα αρχεία του είναι κατεστραμμένα στο δίσκο, θα δούμε ένα μήνυμα σφάλματος και η εκκίνηση υπολογιστή και του λειτουργικού συστήματος θα αστοχήσει.

Αξίζει να αναφέρουμε ότι τα λεγόμενα “προγράμματα εκκίνησης” στην πραγματικότητα φορτώνονται όταν συνδεόμαστε στον λογαριασμό χρήστη, και όχι όταν το σύστημα εκκινεί. Ωστόσο, ορισμένες υπηρεσίες παρασκηνίου στα Windows ή οι “daemons” σε Linux ξεκινούν όταν το σύστημα εκκινεί.

Η εκκίνηση υπολογιστή συνοπτικά

Ενδεχομένως να χαθήκαμε λίγο στη μετάφραση με τις ορολογίες και την σύνθετη διαδικασία των διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στην εκκίνηση του υπολογιστή. Τις παραθέτουμε συνοπτικά με πιο απλά λόγια.

1. Η τροφοδοσία ανάβει. Το τσιπ της μητρικής πλακέτας ετοιμάζεται να μεταβεί σε μία γνωστή τοποθεσία όπου αναμένει να βρει έναν φορτωτή εκκίνησης (bootloader).
2. Ύστερα, εκτελεί τον bootloader, ο οποίος ορίζει κάποιες οδηγίες στη μνήμη για την CPU. Οι οδηγίες αναφέρουν ότι πρέπει να αναζητήσει μία συσκευή εκκίνησης, όπως Drive 1, Drive 2, DVD-drive, και θύρα USB, και με αυτή τη συγκεκριμένη σειρά.
3. Το τσιπ της μητρικής πλακέτας λέει στην CPU να εκτελέσει αυτές τις οδηγίες που μόλις φορτώθηκαν στη μνήμη.
4. Η CPU, αφού διαβάσει τις οδηγίες, πηγαίνει στον προκαθορισμένο Drive 1, που συνήθως είναι ο σκληρός δίσκος του υπολογιστή μας.
5. Εάν εντοπίσει ένα πρόγραμμα που λέγεται Master Boot Record στην αρχή του δίσκου 1, το διαβάζει. Στη συνέχεια, κάνει ό,τι του λέει το MBR.
6. Εάν δεν βρει ένα MBR, πηγαίνει στο επόμενο βήμα που είναι ο Drive 2. Αυτό επαναλαμβάνεται μέχρι να βρεθεί το MBR.
7. Μόλις εντοπιστεί ένα MBR, αυτό λέει στη CPU να φορτώσει περισσότερα στοιχεία στη μνήμη. Στη συνέχεια, λέει στην CPU να τα εκτελέσει.
8. Ο bootloader αρχίζει να φορτώνει τον πυρήνα, όπου υπάρχουν οι οδηγοί των συσκευών.
9. Έπειτα, υπολογίζει ποιο λειτουργικό σύστημα πρέπει να φορτωθεί ή μπορεί να παραδοθεί σε άλλο φορτωτή εκκίνησης (όπως ένα dual-boot Linux/Windows).
10. Κατόπιν, ο bootloader φορτώνει τις προκαταρκτικές οδηγίες για το λειτουργικό σύστημα στη μνήμη.
11. Το λειτουργικό σύστημα φροντίζει να φορτωθούν όλοι οι οδηγοί.
12. Ελέγχει τον εαυτό του για να βεβαιωθεί ότι όλα είναι εντάξει και ότι όλες οι ενημερώσεις έχουν εγκατασταθεί σωστά.
13. Έπειτα, φορτώνει όλα τα υπόλοιπα που χρειάζονται για να λειτουργήσει απρόσκοπτα. Στη συνέχεια, αρχίζει να φορτώνει τις υπηρεσίες που έχουμε ορίσει για την εκκίνηση, όπως το antivirus, κ.α.
14. Η εκκίνηση υπολογιστή ολοκληρώνεται με το λειτουργικό σύστημα να μας παρουσιάζει την επιφάνεια εργασίας, έτοιμη για χρήση.

Είναι πολλές οι διεργασίες στην εκκίνηση υπολογιστή?

Ομολογουμένως, μόλις πατάμε το κουμπί τροφοδοσίας του PC, δεν είναι λίγες οι εσωτερικές διεργασίες που συμβαίνουν στον υπολογιστή μας. Μάλιστα, όλα γίνονται σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα.

Αν θέλετε να μοιραστείτε την άποψή σας για το θέμα, μπορείτε να μας γράψετε στα σχόλια.