Když aktivujete svůj počítač, spouští se proces, který se nazývá „bootování“. Tento termín pochází z anglického výrazu „bootstrap“. Dále si podrobněji popíšeme, co se děje v útrobách vašeho zařízení během tohoto procesu, ať už používáte operační systém Windows, macOS nebo Linux.
Zapnutí hardwarových komponent
Po stisknutí tlačítka napájení se začnou aktivovat jednotlivé součásti počítače, jako je základní deska, procesor (CPU), pevné disky (HDD), SSD disky a grafická karta.
Za napájení těchto komponent je zodpovědný zdroj napájení, který se u stolních počítačů obvykle nachází v rohu skříně. K němu se připojuje napájecí kabel.
CPU a načtení UEFI/BIOS
Po obdržení elektrické energie se procesor (CPU) inicializuje a začne hledat malý program, uložený obvykle v čipu základní desky.
Dříve se používal systém BIOS (Basic Input/Output System). Dnešní počítače však standardně využívají UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). UEFI je modernější náhradou za starší BIOS. Nicméně, někteří výrobci počítačů stále označují svůj UEFI software jako „BIOS“.
Testování a inicializace hardwaru pomocí UEFI/BIOS
Firmware BIOS nebo UEFI si načte konfigurační nastavení z vyhrazeného úložiště na základní desce. Dříve se používala paměť CMOS, která byla zálohovaná baterií. Jakékoliv změny provedené v nastavení systému BIOS/UEFI se sem uloží.
Po spuštění CPU provede UEFI/BIOS test hardwaru, včetně samotného procesoru. Pokud například není v počítači přítomna paměť RAM, systém vydá zvukový signál a zobrazí chybové hlášení, čímž se spouštěcí proces zastaví. Tato procedura se nazývá POST (Power On Self Test).
V průběhu tohoto testu se může zobrazit logo výrobce počítače. V tomto okamžiku je také často možné stiskem klávesy vstoupit do nastavení BIOS/UEFI. Nicméně moderní počítače tento proces často provedou tak rychle, že logo ani nezobrazí. V takovém případě je možné se do nastavení UEFI dostat přes nabídku pokročilých možností spouštění operačního systému Windows.
UEFI však neslouží pouze k inicializaci hardwaru. Jedná se v podstatě o malý operační systém. Například procesory Intel obsahují Intel Management Engine, který poskytuje řadu funkcí, včetně podpory technologie Active Management pro vzdálenou správu podnikových počítačů.
Předání řízení spouštěcímu zařízení
Po dokončení testování hardwaru, předává UEFI/BIOS řízení spouštění operačního systému tzv. „zavaděči“.
UEFI/BIOS hledá „spouštěcí zařízení“, ze kterého se má operační systém načíst. Nejčastěji to bývá pevný disk nebo SSD, ale může to být také CD, DVD, USB disk nebo síťové úložiště. Pořadí, ve kterém se spouštěcí zařízení prohledávají, se dá nastavit v BIOS/UEFI. Pokud máte například vložené DVD v optické mechanice, počítač se může pokusit spustit systém z něj, a až pak z interního disku.
Tradiční BIOS vyhledával MBR (Master Boot Record), což je speciální spouštěcí sektor na začátku disku, který obsahoval kód pro načtení zbytku operačního systému, takzvaného „bootloaderu“. BIOS spustí tento bootloader, který následně zahájí proces načítání operačního systému (např. Windows nebo Linux).
Počítače s UEFI mohou také používat metodu spouštění z MBR, ale obvykle využívají spustitelný soubor EFI, který nemusí být uložen na začátku disku, ale na „systémovém oddílu EFI“.
Nicméně princip zůstává stejný. BIOS/UEFI prohledá disková úložiště a vyhledá malý spouštěcí program buď v MBR nebo na systémovém oddílu EFI a následně jej spustí. V případě, že žádné spouštěcí zařízení nenalezne, systém zobrazí chybovou hlášku.
Moderní počítače mají obvykle aktivní tzv. „Secure Boot“, který ověřuje, že spouštěný operační systém nebyl pozměněn a neobsahuje žádný škodlivý kód. Pokud je tato funkce zapnutá, UEFI před spuštěním ověří digitální podpis zavaděče.
Načtení operačního systému pomocí Bootloaderu
Zavaděč operačního systému je malý program s velkým úkolem, tedy načtením zbytku operačního systému. Windows používá Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), Linux používá GRUB a macOS používá boot.efi.
Pokud se se zavaděčem něco stane, například se poškodí jeho soubory, zobrazí se chybová hláška a proces spouštění se zastaví.
Samotný zavaděč není schopen celý proces načítání operačního systému zvládnout. Ve Windows spouští Správce spouštění systému Windows. Ten dále načte základní ovladače hardwaru, které jsou nezbytné pro spuštění jádra operačního systému. Jádro následně načte systémový registr do paměti a také další ovladače hardwaru označené jako „BOOT_START“. Poté se spustí proces správce relací (Smss.exe), který načte další ovladače. Následuje načtení služeb na pozadí a zobrazení přihlašovací obrazovky.
V Linuxu zase GRUB načte jádro Linuxu, které pak spustí init systém – nejčastěji systemd. Init systém se stará o spuštění služeb a dalších procesů, které vedou až k zobrazení přihlašovací výzvy.
Tento složitý proces je nutný, aby se vše načetlo ve správném pořadí.
Takzvané „spouštěcí programy“ se ve skutečnosti nespouštějí při samotném spuštění systému, ale až po přihlášení k uživatelskému účtu. Nicméně některé služby na pozadí (ve Windows) nebo démoni (v Linuxu a macOS) se spouštějí již při spuštění systému.
I proces vypínání je poměrně složitý. Více o tom, co se děje při vypnutí počítače se systémem Windows, si můžete přečíst v dalším článku.
Obrazové kredity: Suwan Waenlor/Shutterstock.com, DR-obrázky/Shutterstock.com,