Начало работы операционной системы

Мы рассмотрели, как операционная система взаимодействует с пользователем и как компоненты системы управляют действиями машины. Но мы не коснулись вопроса, как начинает работать операционная система. Запуск системы осуществляется с помощью процедуры, которая называется начальной загрузкой (bootstrapping, или, сокращенно, booting) и выполняется машиной каждый раз при включении. Прежде чем понять ход процедуры, следует понять, зачем она вообще нужна.

Центральный процессор устроен таким образом, что счетчик программ при включении машины содержит заранее заданный адрес ячейки памяти. И именно в этой ячейке памяти процессор ожидает найти первую команду, которую нужно выполнить. Для того чтобы обеспечить наличие нужной программы, эта часть памяти построена так, что ее содержимое не изменяется. Такую память называют постоянной памятью, или постоянным запоминающим устройством (read-only memory), или ПЗУ (ROM). Когда код помещается в ПЗУ, он остается там независимо от того, включена машина или выключена.

Когда речь идет о небольших компьютерах, которые используются как средство контроля в микроволновых печах, в системе зажигания автомобиля и в радиоприемниках, вполне допустимо, чтобы большая часть памяти была постоянной, поскольку в данном случае гибкость не является важным свойством. Программа, выполняемая такими устройствами, остается одной и той же каждый раз, когда вы включаете их. Совсем по-другому обстоит дело с компьютерами общего назначения, поэтому непрактично отдавать большую часть памяти в этих машинах для постоянных, заранее определенных программ. Наоборот, содержимое памяти в таких машинах должно быть изменяемым. Память в большинстве современных компьютеров общего назначения построена таким образом, что ее содержимое не только изменяется, но и теряется при выключении машины. Такую память называют энергозависимой.

Для самозагрузки машины небольшая часть памяти делается постоянной. Эта область ПЗУ содержит ячейки памяти, в которых центральный процессор ожидает найти команды при включении машины. Небольшая программа, хранящаяся в этой области, называется программой начальной загрузки (bootstrap). Она выполняется автоматически при включении машины и указывает центральному процессору передать данные из заданной области запоминающего устройства в энергозависимую, то есть в оперативную память (рис. 3.5). В большинстве случаев этими данными является операционная система. Как только операционная система помещается в оперативную память, программа начальной загрузки предписывает центральному процессору перейти на выполнение программы из этой области памяти. С этого момента действиями машины управляет операционная система.

В большинстве персональных компьютеров программа начальной загрузки сначала пытается извлечь операционную систему с гибкого диска. Если диск не вставлен в дисковод, программа автоматически извлекает операционную систему с жесткого диска машины. Однако если гибкий диск находится в дисководе, но при этом не содержит копию операционной системы, программа начальной загрузки останавливается и выводит на экран сообщение об ошибке. Возможно, вы уже сталкивались с такой ситуацией, когда включали компьютер при вставленной в дисковод дискете с данными.