Wat gebeurt er precies wanneer u uw computer aanzet?
Wanneer u een computer aanzet, doorloopt het een "opstartproces" - een term die afkomstig is van het woord "bootstrap". Dit is wat er op de achtergrond gebeurt - of u nu een Windows-pc, Mac of Linux-systeem gebruikt.
De hardware wordt ingeschakeld
Wanneer u op de aan / uit-knop drukt, levert de computer stroom aan de componenten: het moederbord, de CPU, harde schijven, solid-state schijven, grafische processors en al het andere op de computer.
Het stuk hardware dat stroom levert, staat bekend als de "voeding". Binnen een standaard desktop-pc lijkt het op een doos in de hoek van de behuizing (het gele ding in de afbeelding hierboven), en daar sluit je de AC aan stroomdraad.
De CPU laadt de UEFI of het BIOS
Nu het elektriciteit heeft, initialiseert de CPU zichzelf en zoekt naar een klein programma dat meestal wordt opgeslagen in een chip op het moederbord.
In het verleden heeft de pc iets geladen met de naam BIOS (Basic Input / Output System). Op moderne pc's laadt de CPU UEFI-firmware (Unified Extensible Firmware Interface) in plaats daarvan. Dit is een moderne vervanging voor het oude BIOS. Maar om het extra verwarrend te maken, noemen sommige pc-fabrikanten hun UEFI-software toch "BIOS".
Het UEFI of BIOS test en initialiseert hardware
De BIOS- of UEFI-firmware laadt de configuratie-instellingen vanaf een speciale plek op het moederbord - van oudsher werd dit in het geheugen opgeslagen door een CMOS-batterij. Als u enkele instellingen op laag niveau in uw BIOS- of UEFI-instellingenscherm wijzigt, worden hier uw aangepaste instellingen opgeslagen.
De CPU voert de UEFI of BIOS uit, die de hardware van uw systeem test en initialiseert, inclusief de CPU zelf. Als uw computer bijvoorbeeld geen RAM-geheugen heeft, piept het en wordt er een fout weergegeven, waardoor het opstartproces wordt gestopt. Dit staat bekend als het POST-proces (Power On Self Test).
Mogelijk ziet u tijdens deze procedure het logo van de pc-fabrikant op uw scherm en kunt u vanaf hier vaak op een knop drukken om toegang te krijgen tot uw BIOS- of UEFI-instellingenscherm. Veel moderne pc's vliegen echter zo snel door dit proces dat ze geen moeite hebben met het weergeven van een logo en moeten toegang krijgen tot hun UEFI-instellingenscherm via het Windows Boot Options-menu.
UEFI kan veel meer doen dan alleen hardware initialiseren; het is echt een heel klein besturingssysteem. Intel-CPU's hebben bijvoorbeeld de Intel Management Engine. Dit biedt een verscheidenheid aan functies, waaronder de aansturing van de Active Management Technology van Intel, die extern beheer van zakelijke pc's mogelijk maakt.
De UEFI of het BIOS meldt zich af bij een opstartapparaat
Nadat u klaar bent met het testen en initialiseren van uw hardware, draagt de UEFI of BIOS de verantwoordelijkheid over voor het opstarten van uw pc naar de opstartlader van uw besturingssysteem.
De UEFI of BIOS zoekt naar een "opstartapparaat" om uw besturingssysteem op te starten. Dit is meestal de vaste schijf of het SSD-station van uw computer, maar mogelijk ook een CD-, DVD-, USB-station of netwerklocatie. Het opstartapparaat kan worden geconfigureerd vanuit het UEFI- of BIOS-configuratiescherm. Als u meerdere opstartapparaten gebruikt, probeert de UEFI of het BIOS het opstartproces aan hen over te dragen in de volgorde waarin ze worden vermeld. Dus als u bijvoorbeeld een opstartbare dvd in uw optische station hebt, probeert het systeem mogelijk vanaf dat punt te beginnen voordat het probeert vanaf uw harde schijf te starten.
Traditioneel keek een BIOS naar de MBR (master boot record), een speciale bootsector aan het begin van een schijf. De MBR bevat code die de rest van het besturingssysteem laadt, ook wel bekend als een "bootloader". Het BIOS voert de bootloader uit, die het vanaf daar neemt en begint met het opstarten van het eigenlijke besturingssysteem - Windows of Linux, bijvoorbeeld.
Computers met UEFI kunnen nog steeds deze MBR-opstartmethode in oude stijl gebruiken om een besturingssysteem op te starten, maar normaal gesproken gebruiken ze in plaats daarvan een EFI-uitvoerbaar bestand. Deze hoeven niet aan het begin van een schijf te worden opgeslagen. In plaats daarvan worden ze opgeslagen op iets dat een "EFI-systeempartitie" wordt genoemd.
Hoe dan ook, het principe is hetzelfde: het BIOS of UEFI onderzoekt een opslagapparaat op uw systeem om naar een klein programma te zoeken, hetzij in de MBR of op een EFI-systeempartitie, en voert het uit. Als er geen opstartbaar opstartapparaat is, mislukt het opstarten en verschijnt er een foutmelding op uw display.
Op moderne pc's is de UEFI-firmware over het algemeen geconfigureerd voor "Secure Boot." Dit zorgt ervoor dat het besturingssysteem waarmee het is opgestart niet is gemanipuleerd en dat het geen low-level malware laadt. Als Secure Boot is ingeschakeld, controleert het UEFI of de bootloader correct is ondertekend voordat het wordt opgestart.
De Bootloader laadt het volledige besturingssysteem
De bootloader is een klein programma dat de grote taak heeft om de rest van het besturingssysteem op te starten. Windows gebruikt een bootloader genaamd Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), de meeste Linux-systemen gebruiken GRUB, en Macs gebruiken iets dat boot.efi heet.
Als er een probleem is met de bootloader, bijvoorbeeld als de bestanden beschadigd zijn op de harde schijf, verschijnt er een opstart-foutbericht en stopt het opstartproces.
De bootloader is slechts een klein programma en het bootproces wordt niet zelfstandig afgehandeld. In Windows zoekt en detecteert Windows Boot Manager de Windows OS Loader. De OS-lader laadt essentiële hardwarestuurprogramma's die nodig zijn om de kernel uit te voeren, het kerngedeelte van het Windows-besturingssysteem, en start vervolgens de kernel. De kernel laadt vervolgens het systeemregister in het geheugen en laadt ook eventuele extra hardwaredrivers die zijn gemarkeerd met "BOOT_START", wat betekent dat ze bij het opstarten moeten worden geladen. De Windows-kernel start vervolgens het sessiebeheerproces (Smss.exe), waarmee de systeemsessie wordt gestart en extra stuurprogramma's worden geladen. Dit proces gaat door en Windows laadt achtergrondservices en het welkomstscherm, waarmee u kunt inloggen.
Op Linux laadt de GRUB boot loader de Linux kernel. De kernel start ook het init-systeem, dat is gesystematiseerd op de meeste moderne Linux-distributies. Het init-systeem verwerkt startende services en andere gebruikersprocessen die helemaal tot een inlogprompt leiden.
Dit betrokken proces is gewoon een manier om alles correct te laden door dingen in de juiste volgorde te doen.
Tussen haakjes, de zogenaamde "opstartprogramma's" worden daadwerkelijk geladen wanneer u zich aanmeldt bij uw gebruikersaccount, niet wanneer het systeem opstart. Maar sommige achtergronddiensten (op Windows) of daemons (op Linux en macOS) worden op de achtergrond gestart wanneer uw systeem opstart.
Het afsluitingsproces is ook behoorlijk betrokken. Dit is precies wat er gebeurt als u de Windows-pc afsluit of uitlogt.
Beeldcredits: Suwan Waenlor / Shutterstock.com, DR-images / Shutterstock.com,
