Windows NT Boot Proces

[Kristijan]

WINDOWS NT BOOT PROCESS

Bootanje (podizanje) operativnog sustava Windows NT je prva od tri glavne faze rada sustava u ciklusu operacija koje izvršavamo. Ostale faze rada ovog sustava su izvršavanje operacija (normalan radnormal operations) te prekidanje rada sa Windows NT tj. Shutdown.

Postupak podizanja operativnog sustava Windows NT (prvi puta) ne počinje kada uključimo računalo ili pritisnemo tipku Reset. Postupak počinje instalacijom operativnog sustava na računalo. U postupku izvršavanja instalacijskog NT programa, NT priprema primarni tvrdi disk postavljajući na njega zapis koji će se koristiti pri podizanju sustava. Tvrdi disk je kao fizički uređaj podijeljen u logičke diskove tj. cjeline ili particije. Microsoft-ovi operativni sustavi dijele disk na particije koje koriste datotečni sustav(FAT, NTFS…) te takve particije formatiraju da postanu logičke cjeline. Tvrdi disk može sadržavati do 4 primarne particije. Ovo nam govori da tvrdi disk može imati samo četiri logičke cjeline no to nije istina. Primarne particije se mogu podijeliti u proširene, a svaka proširena može sadržavati proširenu i tako dalje.

Fizički diskovi sastoje se od sektora koji su najčešće veličine 512 byte-a , a mogu biti i 1024 bajta na Alpha sustavima. Alati koji definiraju logičke cjeline sa kojih će se podizati neki operativni sustav mogu biti razni(DOS FDISK…ili NT instalacijski program) pišu zapis na prvi fizički sektor tvrdog diska(MASTER BOOT RECORDMBR). BIOS čita prvi fizički sektor diska i učitava ga u memoriju. Tada izvršava operacije nad učitanim MBR-om u memoriji. MBR sadrži particijske tablice i malu količinu izvršnog koda(MBC program). Taj program pregledava particijske tablice i traži bootabilnu particiju. Kada pronađe boot flag particije tada se prvi sektor aktivne (bootabilne) particije (Boot SECTOR) kopira u memoriju te se u memoriji izvrši.

MBR je neovisan o operativnom sustavu, dok je boot sektor aktivne particije zavisan o operativnom sustavu te o datotečnom sustavu. U slučaju operativnog sustava Windows NT Boot sector je odgovoran za pronalaženje izvršne datoteke NTLDR.exe koja nastavlja podizanje WINDOWS NT sustava. Boot sektor aktivne particije mora imati mogučnost pronalaska datoteke NTLDR, te mora prepoznati strukturu podataka(root direktorij) te datotečni sustav(FAT).

Operativni sustavi zapisuju BOOT sektore na tvrdi disk bez upletanja korisnika računala. Tako Windows NT zapisuje boot record na prvu bootabilnu particiju tvrdog diska. DOS (onaj koji je bio do instalacije) boot sektor se briše te se piše NT boot sektor. Ako je taj sektor ispravan, instalacija NT-a kopira sadržaj boot sectora DOS-a u datoteku BOOTSECT.DOS te nam tako kasnije omogućava rad sa više operativnih sustava. Prije zapisivanja boot sektora particije, instalacijski program Windows NT provjerava da li je particija formatirana, te kojim datotečnim sustavom (FAT, NTFS). Instalacija nam omogućava da formatiramo particiju ako ona nije formatirana te da je ne formatiramo ako ona to jest. Nakon toga se na logički disk kopiraju datoteke koje će Windows NT koristiti, zajedno sa datotekama koje su važne u boot procesu, NTLDR i NTDETECT.com .









Boot sector i NTLDR:

Instalacijski program mora znati kojeg je particija formata prije nego što na nju zapiše boot sektor, zbog toga što sadržaj boot sektora ovisi o formatu particije(datotečni sustav). Kao primjer, ako je bootabilna particija FAT sustava, NT će zapisati kod u boot sektor koji razumije FAT datotečni sustav.Ako je particija NTFS formata, u boot sektor je zapisan kod koji prepoznaje NTFS. Uloga boot sektora je dati operativnom sustavu informaciju o strukturi i formatu particije, te mora pročitati tj. pronaći datoteku NTLDR u korijenu te particije. Nakon što boot sektor učita NTLDR u memoriju, on predaje kontrolu tom programu. Ako program tj. kod u boot sektoru ne može pronaći NTLDR u korijenu particije ispisuje se poruka “BOOT: Couldn’t find NTLDR” ako je datotečni sustav FAT ili “ A kernel file is missing from the disk” ako je datotečni sustav NTFS.

NTLDR prebacuje računalo iz REAL-MODE načina rada u kojem je dostupno 640KB fizičke memorije (BASE MEMORY-konvencijalna memorija), u PROTECTED-MODE način rada u kojem NTLDR može pristupiti cjelokupnoj memoriji (TOTAL MEMORY).Nakon toga NTLDR čita datoteku BOOT.INI koristeći ugrađen kod za čitanje direktorija te datoteka. NTLDR pobriše sadržaj sa ekrana te nam ponudi menu (izbor sustava za podizanje). Ako ništa ne odaberemo u određenom vremenskom periodu boot.ini datoteka odabrati će ono što joj je default(podizanje NT-a). Datoteka usmjeri NTLDR na particiju na kojoj se nalazi sistemski direktorij operativnog sustava Windows NT(<WINNT>),na particiju na koju smo kopirali. Taj direktorij može biti na bootabilnoj particiji ili na nekoj drugoj primarnoj particiji. Ako odaberemo bootanje DOS-a, računalo traži datoteku bootsect.dos u koju smo zapisali informacije o starom DOS boot sektoru za vrijeme instalacije Windows-a NT. Datoteka se učita u memoriju te se računalo restarta. Sada je bootanje specifično za DOS, a možemo podiči WIN95 ili WIN98 na računalu na kojem su oni instalirani zajedno sa Windows-ima NT.

Bootanje Windows NT-a je defaultno u datoteci boot.ini. Nakon datoteke BOOT.INI NTLDR učita i izvrši program NTDETECT.COM koji smo ranije kopirali na particiju NT-a. Ntdetect.com ispiše poruku Checking Hardware. NTDETECT.com je standardni program DOS okružja koji koristi sistemski BIOS da skupi osnovne informacije o uređajima računala(DEVICES) te informacije o konfiguraciji računala. Informacije koje prikupi sadrže su vrijeme i datum(spremljeno u sistemskom CMOS-u), informacije o sabirnicama (ISA, PCI,EISA…), broj, količina memorije, tip diskovnih uređaja, tip ulaza za miš, broj paralelnih portova…

Zatim NTLDR pobriše sadržaj sa ekrana te ispiše poruku o svojoj verziji programa “OSLOADER V4.0”. Prve dvije datoteke koje NTLDR nakon toga učita čine jezgru operativnog sustava Windows NT. To su datoteke NTOSKRNL.EXE i HAL.DLL. Te se datoteke nalaze u sistemskom direktoriju <winnt\system32>. NTOSKRNL.EXE sadrži KERNEL i izvršne podsustave (EXECUTIVE SUBSYSTEMS) (Memory Manager, Cache Manager, Object Maneger….), a hal.dll sadrži kod koji povezuje operativni sustav Windows NT sa hardverom računala. Ako NTLDR ne može pronači te datotekle tada se ispiše poruka: Windows NT could not start because the following file was missing or corrupt + ime datoteke. Ovdje završava postupak bootanja, a počinje faza učitavanja drivera, određenih alata …




POSTUPAK BOOTANJA OPERATIVNOG SUSTAVA WINDOWS NT NAKON INSTALACIJE

Datoteke potrebne NT-u za bootanje

• Ntldr - sakrivena, samo ispisna sistemska (Read Only) datoteka koja podiže operativni sustav
• Boot.ini – Samo ispisna sistemska datoteka koja se koristi za učitavanje Boot Loader Operating System Selection izbornika na računalima baziranim na procesorima Intel x86 (ova datoteka je specifična za svako računalo sa sustavom Windows NT)
• Bootsect.dos – sakrivena datoteka koju može Ntldr učitati ako je odabran neki drugi operativni sustav, a ne Windows NT(BOOT.INI)
• Ntdetect.com -sakrivena, samo ispisna sistemska datoteka koja se koristi za prikupljanje informacija o hardware-u, o konfiguraciji računala, informacijama

Postupak bootanja ide po ovom slijedu

1. Računalo pokreće Power on self test (POST)
2. Master Boot Record je učitan u memoriju, a MBC se pokreće
3. Boot sektor aktivne (bootabilne) particije učitan je u memoriju
4. Program u boot sektoru učitava NTLDR u memoriju i pokreće ga
5. Promjena načina rada procesora (real modeprotected mode)
6. Ntldr pokreće potrebne sistemske drivere. Oni su učitani u Ntldr i mogu čitati FAT ili NTFS
7. Ntldr traži te čita Boot.ini datoteku
8. Ntldr učitava odabrani operativni sustav, obavi se jedna od navedenih dviju operacija
* Ako je Windows NT odabran, Ntldr pokreće Ntdetect.com
* Za ostale operativne sustave, Ntldr učitava i pokreće Bootsect.dos i daje mu kontrolu. Ovdje se prekida bootanje windows-a NT
9. Ntdetect.com pregledava hardware računala i šalje listu Ntldr-u radi upisivanja u liniju registriya HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE
10. Ntldr zatim učitava Ntoskrnl.exe, Hal.dll te sistemsku jezgru
11. Ntldr pretražuje jezgru sistema i učitava drivere uređaja konfigurirane za pokretanje pri procesu podizanja Windows-a NT
12. Ntldr daje kontrolu datoteci Ntoskrnl.exe, tu prestaje postupak bootanja, a počinje faza učitavanja drivera, aplikacija,alata…