Этапы загрузки операционных систем

Давным-давно, когда я был маленьким работал в институтской лаборатории на большом компьютере СМ-3 (что-то вроде знаменитой PDP-11), bootstrapping (загрузка) ЭВМ выглядела так. В фотосчитыватель заправлялась коротенькая бумажная перфолента с пробитой на ней программой начальной загрузки, запускался процесс считывания, а дальше … как повезет.

Дело в том, что бумажная ленточка постепенно изнашивалась, начинала плохо читаться, и ЭВМ могла с первого раза «не завестись». В этом случае процесс нужно было повторять, порой несколько раз, до победного конца. Когда ленточка окончательно выходила из строя и машина никак не хотела «оживать», приходилось временно вводить программу начальной загрузки вручную при помощи расположенных на передней панели переключателей. Тут, главное, было не торопиться и не делать ошибок.

В современных компьютерах процесс загрузки большей частью автоматизирован, однако это не означает, что он не заслуживает того, чтобы с ним познакомиться.

Основные определения и этапы загрузки операционной системы

Включение компьютера, POST, BootMonitor

Начальный этап загрузки операционной системы после включения компьютера начинается в BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода). В настройках BIOS мы указываем загрузочное устройство, или ряд загрузочных устройств в порядке их приоритета. Возможны различные варианты загрузки и их комбинации: с жесткого диска, CD/DVD – диска, USB-flash и другие.

Сразу после прохождения POST (Power-On Self-Test — самотестирование после включения) BIOS компьютера начнет поочередно перебирать указанные загрузочные устройства до тех пор, пока на одном из них не найдет подходящую специальную запись, в которой содержится информация о дальнейших действиях.

Загрузчик 1-го уровня. Master Boot Record

Master Boot Record — главная загрузочная запись, расположена в первых физических секторах загрузочных устройств хранения. Она содержит таблицу разделов (Partition Table) и исполняемый код.

Главной задачей программы, записанной в MBR, является поиск активного системного раздела диска и передача управления его загрузочному сектору. Таким образом, эту стадию можно назвать подготовительной, в силу того, что непосредственно загрузки самой ОС еще не происходит.

Системным принято называть раздел диска (устройства хранения) на котором расположены файлы операционной системы, отвечающие за процесс загрузки ОС (сама операционная система может размещаться в другом разделе). В принципе, системных разделов может быть несколько, поэтому один из них отмечается как активный. Именно его ищет программа, загруженная с MBR.

Загрузчик 2-го уровня. Partition Boot Sector

Следующим этапом загрузки компьютера является передача управления исполняемому коду, записанному в PBS (Partition Boot Sector — загрузочный сектор активного раздела). PBS расположен в первом секторе (секторах) соответствующего раздела диска. В коде PBS прописано имя файла загрузчика операционной системы, которому и передается управление на этом этапе.

Начальный этап загрузки операционной системы. Менеджер загрузки ОС

Первоначально в Linux загрузчиком являлся LILO (Linux Loader). В силу имевшихся в нем недостатков, главным из которых была неспособность понимать используемые в Linux файловые системы, позднее начал использоваться загрузчик GRUB (GRand Unified Bootloader) в котором недостатки LILO были исправлены.

Если речь идет о версиях Windows до Vista, например, Windows XP, то будет загружен Ntldr. Он, в свою очередь, считывает информацию из текстового файла Boot.ini, в котором записана информация об установленных операционных системах.

Загрузка ядра операционной системы

Завершающим этапом загрузки операционной системы является загрузка ядра ОС и передача ему управления.

Несколько лет назад в моей практике был такой забавный случай.

Меня попросили помочь одному человеку купить и привести в порядок компьютер для дома. Товарищ этот на тот момент времени только-только вышел на пенсию, а до этого работал в должности начальника и компьютер видел, по большей части, издалека, на столе у своей секретарши. После выхода на пенсию у него появилось время и желание компьютер освоить. Ну что, по-моему, замечательно. Компьютер мы ему подобрали недорогой, но добротный и с хорошим, по тем временам, монитором. Я поставил и настроил кое-какие программы, показал как ими пользоваться. Господин обзавелся книжкой из серии «Что-то там для чайников» и мы расстались абсолютно довольные друг другом.

Примерно через неделю мой подопечный позвонил мне по телефону и чуть не плача сообщил, что все пропало и компьютер больше не работает. Благо, запираться он не стал и честно рассказал, как было дело. А дело было так. Товарищ полез исследовать содержимое своего компьютера и нашел в корне диска С:\ несколько подозрительных и «ненужных», на его взгляд, файлов. Он решил освободить место и файлики эти попросту удалил. Думаю, что все уже догадались, что это были boot.ini, ntldr, ntdetect и др. Поправить ситуацию сложности не представляло, разве что пришлось ехать к нему еще раз.

К слову сказать, для того, чтобы получить проблемы с загрузкой Windows XP, можно было и ничего не стирать, а слегка «подправить», например, boot.ini.

Видимо Microsoft как то узнала об этом случае и в следующей версии своей ОС решила припрятать файлы загрузчика получше.

Особенности загрузки операционных систем Windows Vista / 7 / 8

В Windows Vista или Windows 7 / 8 диспетчер загрузки называется Bootmgr. Он читает список установленных операционных систем не из простого текстового файла, коим является boot.ini, а из системного хранилища BCD (Boot Configuration Data), доступ к которому осуществляется посредством специальной утилиты bcdedit.exe .

Но это еще не все. Откроем “Управление компьютером” –> “Управление дисками” >

Процесс стандартной инсталляции операционной системы Windows Vista / 7 / 8 создает в начале диска дополнительный раздел «Зарезервировано системой». Ему не присваивается буква диска, благодаря чему, если не сделать дополнительных шагов, и сам раздел и его содержимое будут скрыты от пользователя. Этот основной раздел имеет статус «Системный» и «Активный» и, следовательно, удалить его тоже нельзя.

В Windows 7 размер такого раздела составляет 100 МБ, из которых занято около 30 МБ, в Windows 8 – уже 350 МБ, причем занято из них 105 МБ. Такая разница объясняется тем, что в Windows 8 на этот раздел перенесена папка “Recovery”.

Посмотрим содержимое раздела «Зарезервировано системой». Для этого назначим ему букву диска, например, «W» в “Управление дисками”. Дополнительно откроем «Панель управления» –> «Параметры папок» и на вкладке «Вид» снимем галку с «Скрывать защищенные системные файлы» и поставим отметку на «Показывать скрытые файлы, папки и диски».

Если в системе установлен файловый менеджер FAR Manager, то для просмотра можно воспользоваться им и не заниматься настройкой видимости скрытых файлов.

Так выглядит содержимое раздела «Зарезервировано системой» в Windows 8 >

Как и ожидалось, в корне раздела мы видим загрузчик Bootmgr.

А так выглядит часть содержимого папки «Boot» >

В папке мы находим базу хранилища данных конфигурации загрузки BCD и сопутствующие ей папки с языковыми файлами и файлами шрифтов.

Для полноты картины осталось сказать о том, какой раздел называется загрузочным. Ответ уже показан на картинке с томами Windows 7. Очевидно, что это раздел, на котором находятся все основные файлы операционной системы.

Ну что же, запомнить названия разделов диска очень легко по принципу «всё наоборот» — на системном нет системы (операционной), но расположен загрузчик третьего уровня, на загрузочном как раз отсутствует загрузчик, но находится сама система . Естественно, эта «запоминалка» работает только тогда, когда есть несколько разделов. Если раздел один, то он может быть сразу системным, активным и загрузочным.

Главной задачей загрузчика 3-го уровня, в роли которого выступает, в зависимости от типа ОС, Bootmgr, Ntldr или GRUB, является чтение с загрузочного диска и загрузка ядра операционной системы. Кроме того, в случае множественной загрузки, когда на компьютере установлено несколько операционных систем, загрузчик 3-го уровня позволяет выбирать нужную при каждом запуске компьютера.

Классической ошибкой, которой Microsoft посвятила отдельную статью, является установка Windows XP после Windows Vista / 7 /8. Установщик Windows XP помечает свой раздел как активный, после чего, во время загрузки, MBR передает управление PBS этого раздела а он, в свою очередь, — Ntldr. Загрузчик Windows XP ничего не знает о более поздних версиях операционных систем Windows и их загрузка становится невозможной. Лечится достаточно легко, но неискушенного пользователя такая ситуация может поставить в тупик.

Добавить к этому практически нечего и можно переходить непосредственно к редактированию загрузочного меню. Начнем с загрузочного меню Windows.

Как выполнить «чистую» загрузку в Windows

Если возникшая у вас проблема препятствует загрузке Windows, вы не сможете выполнить действия, приведенные в данной статье. После нескольких попыток перезагрузки устройства должен открыться экран «Параметры восстановления Windows», с помощью которого вы можете попытаться устранить возникшую проблему. Щелкните ссылку ниже, соответствующую вашей версии Windows:

Аннотация

В статье приводится описание загрузки компьютера с использованием минимального набора драйверов и программ автозапуска для обнаружения влияния фоновых программ на игру или запущенную программу. Это похоже на запуск Windows в безопасном режиме,но предоставляет вам больше контроля над тем, какие службы и программы начинают работу при запуске, чтобы помочь вам изолировать причину проблемы.

Как выполнить «чистую» загрузку

Несмотря на то, что приведенные ниже шаги могут показаться сложными на первый взгляд, просто выполните их по порядку, и мы попробуем помочь вам.

Для выполнения «чистой» загрузки выполните описанные ниже действия: Выполните чистую загрузку для Windows 7, Windows 8 и Windows 8.1

Войдите в систему с учетной записью администратора. Если у вас нет учетной записи администратора, вы можете ее создать. Создайте новую локальную учетную запись пользователя или учетную запись администратора в Windows 10 .

В поле поиска на панели задач введите msconfig и выберите Конфигурация системы из результатов.

Важно. Если компьютер подключен к сети, параметры сетевой политики могут помешать выполнить следующие действия. Используйте утилиту Конфигурация системы только для изменения расширенных параметров загрузки на компьютере под руководством инженера службы поддержки Майкрософт. Использование утилиты Конфигурации системы может сделать компьютер непригодным для использования.

На вкладке Службы раздела Конфигурация системы выберите Скрыть все службы Майкрософт, а затем выберите отключить все.

На вкладке Запуск диалогового окна Конфигурация системы коснитесь или щелкните элемент Открыть диспетчер задач.

На вкладке Запуск в Диспетчере задач поочередно выберите каждый элемент Запуска и нажмите кнопку Отключить.

Закройте диспетчер задач.

На вкладке запуска раздела Конфигурация системы выберите OK. После перезагрузки компьютера у вас будет чистая среда загрузки. Выполните следующие шаги по устранению неполадок для установки, удаления или запуска приложения. Ваш компьютер может временно потерять некоторую функциональность, находясь в чистой среде загрузки. Выполнение сброса параметров компьютера на обычный запуск после «чистой» загрузки

Проведите пальцем от правого края экрана к центру и коснитесь кнопки Поиск. Либо, если вы используете мышь, переместите курсор в правый нижний угол экрана и щелкните кнопку Поиск.

В поле поиска наберите запрос msconfig, затем коснитесь или щелкните элемент msconfig.

На вкладке Службы раздела Конфигурация системы выберите Скрыть все службы Майкрософт, а затем выберите отключить все.

Важно. Если компьютер подключен к сети, параметры сетевой политики могут помешать выполнить следующие действия. Используйте утилиту Конфигурация системы только для изменения расширенных параметров загрузки на компьютере под руководством инженера службы поддержки Майкрософт. Использование утилиты Конфигурации системы может сделать компьютер непригодным для использования.

На вкладке Запуск диалогового окна Конфигурация системы коснитесь или щелкните элемент Открыть диспетчер задач.

На вкладке Запуск в диспетчере задач поочередно выберите каждый элемент запуска и нажмите кнопку Отключить.

Закройте диспетчер задач.

На вкладке Запуск в диалоговом окне Конфигурация системы коснитесь или щелкните кнопку ОК, а затем перезапустите компьютер.

Компьютер перезапускается в чистой среде загрузки. Выполните следующие шаги для устранения неполадок при установке, удаления или запуска приложения. Ваш компьютер может временно потерять некоторую функциональность, находясь в чистой среде загрузки, однако эта функциональность вернется. Закончите устранение неполадок и перезапустите компьютер, чтобы он вернулся к нормальной работе.

Войдите в систему под учетной записью с правами администратора.

Нажмите кнопку Пуск, введите запрос msconfig.exe в поле Начать поиск, затем нажмите клавишу ВВОД для запуска служебной программы «Конфигурация системы».
Примечание. Если будет предложено ввести пароль администратора или предоставить подтверждение, введите пароль или предоставьте подтверждение.

На вкладке Общие выберите Выборочный запуск и снимите флажок в поле Загружать элементы запуска. (Флажок Использовать оригинальную конфигурацию загрузки (Boot.ini) недоступен.)
Важно. Если компьютер подключен к сети, параметры сетевой политики могут помешать выполнить следующие действия. Используйте утилиту Конфигурация системы только для изменения расширенных параметров загрузки на компьютере под руководством инженера службы поддержки Майкрософт. Использование утилиты Конфигурации системы может сделать компьютер непригодным для использования.

На вкладке Службы установите флажок Не отображать службы Майкрософт и щелкните кнопку Отключить все.

Примечание. Это позволит системным службам Microsoft продолжить загрузку. В их число входят сетевые службы, служба Plug and Play, служба протоколирования событий, служба регистрации ошибок и другие. Если вы отмените запуск этих служб, все точки восстановления могут быть удалены без возможности восстановления. Не делайте этого, если вы собираетесь использовать программу восстановления системы для существующих точек восстановления.

Выберите ОК, а затем Перезагрузить. Компьютер перезапускается в чистойсреде загрузки. Выполните следующие шаги для устранения неполадок при установке, удалении или запуске приложения. Ваш компьютер может временно потерять некоторую функциональность, находясь в чистой среде загрузки, однако эта функциональность вернется. Закончите устранение неполадок и перезапустите компьютер, чтобы он начал нормальную работу.

Установка, удаление или запуск приложения

После перезагрузки компьютера у вас будет чистая среда загрузки. Затем, в зависимости от ситуации, выполните одно из приведенных ниже действий:

Обратите внимание,что если вы получили ошибку «Служба установки Windows не может быть доступна» во время установки или удаления, вам понадобится дополнительная информация. Как запустить службу установщика Windows, когда системные службы не загружены Затем установите или удалите программу или обновите ее снова.

Если установка или удаление прошло успешно, то проблема решена, и вы можете делать все, как обычно. Как сбросить компьютер, чтобы начать как обычно

Если при установке или удалении произошел сбой, значит, эта проблема не связана с конфликтом приложения или службы. Для получения более конкретной помощи вы можете обратиться в службу поддержки производителя программы.

Если программа запустится правильно, значит, проблема была вызвана конфликтом приложения или службы. Вы можете узнать, какое приложение или служба вызывает проблему. Как определить причины проблем с помощью «чистой» загрузки

Если программа по-прежнему выполняется с ошибками, значит, проблема не связана с конфликтом приложения или службы. Для получения дополнительной поддержки возможно придется обратиться кпроизводителю программы.

Как определить причину возникновения проблемы после выполнения «чистой» загрузки

Если проблема не возникает, когда компьютер находится в чистой среде загрузки, можно определить, какое приложение запуска или служба вызывает проблему, включая и выключая их по очереди и перезапуская компьютер. При включении одного сервиса или загрузочного элемента и перезагрузке каждый раз проблемное приложение или служба будут рано или поздно найдены. Наиболее эффективный способ сделать это — проверять половину из них за раз, чтобы удалять половину возможных проблем при каждой перезагрузке компьютера. Затем этот процесс можно повторить, пока вы на найдете проблему. Сделайте следующее:

Войдите в систему под учетной записью с правами администратора. Если у вас нет учетной записи администратора, вы можете ее создать. Создание учетной записи локального пользователя или администратора в Windows 10.

Для Windows 10 в поле поиска на панели задач введите msconfig. В Windows 8 или Windows 8.1 проведите пальцем от правого края экрана к центру, а затем коснитесь кнопки Поиск. Либо, если вы используете мышью, переместите курсор в правый нижний угол экрана и щелкните кнопку Поиск. В поле Поиск введите msconfig.

В результатах поиска выберите элемент msconfig или Конфигурация системы.

Выберите службы, а затем выберите Скрыть все службы Майкрософт.

Выберите каждый из флажков в верхней половине списка Службы.

Выберите ОК, а затем команду Перезапустить.

После перезагрузки компьютера определите, возникает ли проблема.

Если проблема сохраняется, один из отмеченных сервисов является причиной проблемы. Повторите шаги 1–6, но в шаге 5 снимите нижнюю половину отметок в списке Сервисы , который вы выбрали при последней проверке.

Если проблема не возникает, то указанные элементы не являются причиной проблемы. Повторите шаги 1–6, но в шаге 5 включите верхнюю половину полей, отмеченных в списке Службы при последней проверке.

Повторяйте эти шаги до тех пор, пока не обнаружите проблемную службу или не определите, что ни одна из этих служб не является причиной проблемы. Если в списке Службы выбрана только одна служба, перейдите к шагу 10. Если сервисы, вызывающие проблему, отсутствуют, перейдите к шагу 8.

Перейдите на вкладку Запуск и установите флажки в верхней половине списка Элемент запуска.

Нажмите кнопку ОК, затем нажмите кнопку Перезагрузка.

Если проблема не устранена, повторите шаг 8, но сначала снимите нижнюю половину первоначально установленных флажков в списке Элемент автозагрузки.

Если проблема устранена, повторите шаг 8, но выберите только верхнюю половину оставшихся флажков, снятых в списке Элемент автозагрузки при последней проверке.

Если проблема не устранена после того, как в списке Элемент автозагрузки была выбрана только одна служба, значит, выбранный элемент автозагрузки является причиной проблемы, и вы должны перейти к шагу 10. Если элемент запуска не является причиной этой проблемы, возможно, проблема связана со службой Microsoft. Исправить службу, сбросить или переустановить Windows

После обнаружения элемента автозагрузки или службы, являющейся причиной проблемы, обратитесь к их разработчику, чтобы выяснить, устранима ли проблема. Или запустите Windows с отключенным проблемным элементом. Также можно запустить служебную программу «Конфигурация системы», включив сервисы и элементы запуска, и снять флажок с проблемного элемента.

Войдите в систему под учетной записью с правами администратора.

Нажмите кнопку Пуск, введите запрос msconfig.exe в поле Начать поиск, затем нажмите клавишу ВВОД для запуска служебной программы «Конфигурация системы».
Примечание. Если будет предложено ввести пароль администратора или предоставить подтверждение, введите пароль или предоставьте подтверждение.

Перейдите на вкладку Службы и установите флажок Не отображать службы Майкрософт.

Установите флажки в верхней половине списка Службы.

Выберите ОК, а затем команду Перезагрузить.

После перезагрузки компьютера определите, возникает ли проблема.

Если проблема все еще возникает, повторите шаги с 1 по 5, но в шаге 4 снимите нижнюю половину первоначально установленных флажков в списке Службы.

Если проблема не возникает, ее причиной не является ни один из отмеченных элементов. Повторите шаги 1–5, но в шаге 4 установите верхнюю половину флажков, снятых в списке Службы, в последнем тесте.

Если проблема возникает после того, как в списке Служба остается только одна служба, значит, проблема вызвана именно этой службой. Перейдите к шагу 9. Если службы, вызывающие проблему, отсутствуют, перейдите к шагу 7.

Перейдите на вкладку Запуск и установите флажки в верхней половине списка Элемент запуска.

Нажмите кнопку ОК, затем нажмите кнопку Перезагрузка.

Если проблема не устранена, повторите шаг 7, но сначала снимите нижнюю половину первоначально установленных флажков в списке Элемент автозагрузки.

Если проблема устранена, повторите шаг 7, но установите только верхнюю половину оставшихся флажков, снятых в списке Элемент автозагрузки. Продолжайте до установки всех флажков.

Если проблема сохраняется при наличии только одного выбранного элемента в списке Элемент автозагрузки, значит, проблема была вызвана именно этим элементом. Перейдите к шагу 10. Если элементов автозагрузки, вызывающих эту проблему, нет, то, скорее всего, ее вызывает служба Майкрософт. Для восстановления службы корпорация Microsoft рекомендует сбросить до заводских настроек или переустановить Windows.

После обнаружения элемента автозагрузки или службы, являющейся причиной проблемы, обратитесь к их разработчику, чтобы выяснить, устранима ли проблема. Или запустите Windows с отключенным проблемным элементом. Также можно запустить служебную программу «Конфигурация системы», включив сервисы и элементы автозагрузки, и снять флажок с проблемного элемента.

Выполнение сброса параметров компьютера на обычный запуск после «чистой» загрузки

После завершения поиска и устранения неполадок выполните приведенные ниже действия, чтобы перезагрузить компьютер в нормальном режиме.

В Windows 10 в поле «Поиск» на панели задач введите msconfig. (В Windows 8 или Windows 8.1 проведите пальцем от правого края экрана к центру, а затем коснитесь кнопки Поиск. Либо, если вы используете мышь, переместите курсор в правый нижний угол экрана и щелкните кнопку Поиск. Введите команду msconfig.)

В результатах поиска выберите элемент msconfig или Конфигурация системы.

На вкладке Общие выберите параметр Обычный запуск.

Перейдите на вкладку Службы, снимите флажок рядом с полем Не отображать службы Майкрософт и нажмите кнопку Включить все.

Выберите Запуск, а затем выберите Открыть Диспетчер задач.

В диспетчере задач включите все программы, запускаемые при загрузке системы, и нажмите кнопку ОК.

При запросе перезагрить компьютер нажмите кнопку Перезагрузить.

Нажмите кнопку Пуск, введите запрос msconfig.exe в поле Начать поиск, затем нажмите клавишу ВВОД.
Примечание При запросе пароля администратора или подтверждения введите пароль или нажмите кнопку Продолжить.

На вкладке Общие выберите параметр Обычный запуск и нажмите кнопку ОК.

При запросе перезагрить компьютер нажмите кнопку Перезагрузить.

Как запустить службу установщика Windows, когда системные службы не загружены

Если запустить программу установки какого-либо продукта, не запустив службу установщика Windows, может появиться следующее сообщение об ошибке:

Нет доступа к службе установщика Windows. Обратитесь в свою службу поддержки для проверки регистрации службы установщика Windows.

Служба установщика Windows не запускается, если снять флажок Загружать системные службы в служебной программе «Конфигурация системы». Для использования службы установщика Windows, когда системные службы не загружены, необходимо запустить службу вручную. Сделайте следующее:

В Windows 10 в поле поиска на панели задач введите Управление компьютером. В Windows 8 или Windows 8.1 проведите пальцем от правого края экрана к центру, а затем коснитесь кнопки Поиск. Либо, если вы используете мышь, переместите курсор в правый нижний угол экрана и щелкните кнопку Поиск. Введите Управление компьютером.

Щелкните правой кнопкой мыши или проведите пальцем вниз по элементу Управление компьютером в результатах поиска, а затем выберите пункт Управление.

В дереве консоли разверните раздел Службы и приложения, затем выберите элемент Службы.

В области сведений щелкните правой кнопкой мыши или проведите пальцем вниз по элементу Установщик Windows и выберите команду Запуск.

В меню Пуск, щелкните правой кнопкой мыши элемент Компьютер, а затем выберите пункт Управление.
Примечание. Если будет предложено ввести пароль администратора или предоставить подтверждение, введите пароль или предоставьте подтверждение.

В дереве консоли разверните раздел Службы и приложения, затем выберите элемент Службы.

На панели сведений щелкните правой кнопкой мыши элемент Установщик Windows, затем щелкните пункт Запуск.