Загрузчик операционной системы

Содержание

Введение

1. Операционная система……………………………………..…… …………6
1. Механизм загрузки операционной системы на примере Windows XP…….…….………………………………………………………… ....6
2. Загрузчик операционной системы……………….……………………….18
1. Распространенные загрузчики………...……………...………………18
2. Принцип работы загрузчика операционной системы… ……………22
3. Автозагрузка в Windows XP …………...…………………………………31

Заключение…………………………………………………………………….33

Список использованных источников…..…………………………… ………35

 

Введение

В данной курсовой работе дается обзор  операционной системы Linux. Прежде всего, рассматриваются основные функции системы. Затем следует описание программ, реализующих эти функции.

Linux является Unix-подобной операционной системой, которая используется на различных  компьютерах PC-386. Впервые она была представлена как pасшиpение к операционной системе Minix и ее первые версии включали поддержку только файловой системы Minix.

Непрерывное снижение цен,  рост производительности в наше время и ожидаемое  появление новых микро- и супер-микрокомпьютеров делают мощь системы UNIX доступной для все большего круга  пользователей.  Системы UNIX или типа UNIX работают на любых машинах,  от уровня PC-XT до AT и выше.  Доступность больших объемов оперативной памяти и мощных микропроцессоров привела к возрастанию интереса к многозадачности,  системам мультипроцессирования - сфере,  в которой UNIX имеет солидную  репутацию.

Однако  применение UNIX с максимальной отдачей  -  дело  нелегкое. Люди  годами  высказывали  неудовлетворение  тем,  что она не является "дружественной" по отношению к пользователю - и это разумная  критика, хотя  на  самом деле UNIX содержит средства для построения интерфейсов любого требуемого уровня сложности.  Наиболее важная причина  трудоемкости  эффективного  использования  UNIX состоит в том,  что в системе используются очень интересные и эффективные идеи,  не знакомые многим людям, работавшим  с  более простыми операционными системами.  UNIX предоставляет также гораздо больше инструментальных средств,  более гибких и  с  существенно большими возможностями,  чем, например, популярная MS-DOS (в чем можно убедиться беглым сравнением соответствующих руководств).

Цель  курсовой работы – дать понимание  системы в целом, то есть рассмотреть, выделить главное и описать операционную систему Linux. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

-  рассмотреть составляющие операционной системы;

-  рассмотреть основные функции системы;

-  рассмотреть файловую систему;

-  рассмотреть и описать запуск системы и перезагрузку;

-  сделать соответствующие выводы, изложить материал.

Актуальность  работы объясняется тем, что сегодня  навыки пользователя – это одно из важнейших требований к современным  сотрудникам практически любого предприятия, изучить и разобраться  в операционных системах - это одна из важнейших задач в приобретении данных навыков.  
1. Операционная система.

1. Механизм загрузки операционной системы на примере Windows XP.

Процесс загрузки компьютера начинается с процедуры начального те-стирования оборудования (POST – Power-On Self Test). Код, выполняющий POST, зашит в базовой системе  ввода-вывода (BIOS) каждого компьюте-ра, и именно ему передается управление при включении питания. Если в  процессе тестирования обнаруживаются какие-либо ошибки, то BIOS генерирует коды ошибок (POSTcodes), которые отличаются для BIOS разных производителей, и звуковые коды. Если процедура РОSТ завершается успешно, то BIOS передает управление главной загрузочной записи (MBR – Master Boot Record) первичного жесткого диска системы, чем завершает-ся первая «аппаратная» стадия загрузки компьютера (весь процесс зави-сит только от аппаратуры компьютера, но не от установленного программ-ного обеспечения).

На второй стадии загрузочная запись, оперируя данными о разбиении  жесткого диска на логические тома, передает управление исполняемому коду, расположенному в загрузочном секторе. В операционной системе Windows XP этим кодом является загрузчик операционной системы ntldr. Загрузчик переходит  в защищенный режим работы и производит необходимые для успешного функционирования в этом режиме манипуляции с памятью. Кроме функций, позволяющих работать с памятью, ntldr имеет также несколько модулей, позволяющих работать с некоторыми другими базовыми ресурсами системы, в первую очередь с файловой системой. Все другие действия выполняются с помощью вызова прерываний BIOS.

После первичной инициализации  загрузчик предоставляет пользовате-лю возможность выбрать операционную систему, которая будет загружена из списка систем установленных на компьютере. С этой целью ntldr выводит на экран надпись: «OS Loader V5.0» и приглашение выбрать операционную систему; это сообщение выводится только в том случай если в файле boot.ini зарегистрировано более одной операционной системы. По-сле выбора операционной системы загрузчик запускает файл NTDETECT.COM. Этот компонент считывает из CMOS-памяти системную дату и время и производит поиск и распознавание аппаратных средств, подключенных в данный момент к компьютеру. Завершив работу, NTDETECT возвращает управление и собранную им информацию обратно в ntldr.

Далее загружается и инициализируется ядро операционной системы ntoskrnl.exe и  уровень абстрагирования от оборудования hal.dll. При своей инициализации  ядро производит ряд действий в следующей  последова-тельности:

1. Инициализация диспетчера памяти.

2. Инициализация диспетчера объектов.

3. Установка системы безопасности.

4. Настройка драйвера файловой системы.

5. Загрузка и инициализация диспетчера ввода-вывода (обычно самая длительная фаза).

6. Загрузка системных сервисов, которые реализуют взаимодействие с пользователем.

7. Загрузка Session Manager (Smss.exe), который:

- переключает Windows из текстового режима в графический;

- запускает менеджер входа в систему Logon Manager (systemroot \System32\Winlogon.exe);

- создает дополнительные файлы виртуальной памяти;

- если установлены новые программы и/или драйверы, то спросит пе-резагрузить систему.

8. Менеджер входа в систему Logon Manager (Winlogon.exe) запускает подсистему сервисов (Services.exe) и локальную систему безопасности (Local Security Authority, Lsass.exe) и делает возможным комбинацию клавиш CTRL+ALT+DEL, чтобы показать логин скрин.

Список основных системных сервисов :

1. Smss.exe – диспетчер сеансов (подсистема менеджера сеансов), который управляет другими сервисами и службами Windows, в том числе запускает Win32 (Csrss.exe) и некоторые системные утилиты, выполняемые на этапе загрузки; реализует графический пользовательский интерфейс, запуск процессов Csrss.exe и WinLogon.exe и производит установку системных переменных. После запуска данных процессов Smss ожидает их завершения. При нормальном завершении процессов система корректно завершает работу. Если процессы завершаются аварийно, Smss.exe заставляет систему прекратить отвечать на запросы.

2. Csrss.exe – данный модуль предназначен, главным образом, для ор-ганизации взаимодействия между компьютером и пользователем. Он яв-ляется частью подсистемы Win32 и поэтому этот процесс нельзя закрыть в менеджере задач. Csrss (client/server run-time subsystem – клиент /серверная подсистема) отвечает за консольные приложения, создание/удаление потоков и за 16-битную виртуальную среду MS-DOS.

3. Lsass.exe – служба, запускаемая WinLogon.exe и отвечающая за без-опасность системы. Она предоставляет возможность пользователю зарегистрироваться в системе, и только после того, как в системе зарегистрировался хотя бы один пользователь, загрузка считается успешной. Данный процесс является сервером аутентификации локальной защиты, создающим процесс, ответственный за проверку пользователей для службы Winlogon. Данный процесс использует пакеты аутентификации, такие как Msgina.dll. Если аутентификация успешна, процесс Lsass создает маркер доступа пользователя, который используется для запуска пользовательской оболочки. Другие процессы, инициализируемые пользователем, наследуют данный маркер.

Уже после загрузки операционной системы  пользователь, чтобы дока-зать, что  он тот, за кого себя выдает, должен пройти процедуру аутенти-фикации, то есть ввести собственное регистрационное  имя (логин) и па-роль. Данные действия при пониженных требованиях к  безопасности могут быть настроены  по умолчанию. Процедура подключения  к системе позво-ляет определить, кем является пользователь и обладает ли он правом входа и работы с  системой. При выполнении этой процедуры  службой WinLogon в системе происходят следующие события:

- процесс WinLogon отображает на экране фон рабочего стола (к этому моменту объект рабочего стола уже создан, но еще не отображается), а также приглашение к вводу пользователем логина и пароля; введенные данные передаются подсистеме безопасности;

- подсистема безопасности обращается к базе данных SAM (Security ccounts Manager) и проверяет, обладает ли пользователь полномочиями работы с системой;

- подсистема безопасности формирует для пользователя идентификатор доступа, если он является авторизированным пользователем системы, который вместе с управлением передает обратно процессу WinLogon.

Процесс WinLogon посредством обращения к подсистеме Win32 создает новый процесс для пользователя и прикрепляет ему только что созданный идентификатор доступа. Каждый процесс, в дальнейшем создаваемый пользователем, отмечается принадлежащим этому пользователю идентификатором доступа. Таким образом, любые попытки доступа пользователя к ресурсам системы контролируются и отслеживаются. Более того, всегда точно известно, кто инициировал то или иное действие в системе. Благодаря обязательной процедуре подключения к системе упрощается реализация таких механизмов, как аудит системы и квоты на использование ресурсов. Помимо прочих данных, пользовательский идентификатор доступа содержит идентификатор пользователя, а также идентификаторы всех групп, к которым принадлежит данный пользователь.

Если операционная система не загружается  корректно, то при нажатии в процессе загрузки Windows XP клавиши F8 происходит переход в расширенное меню запуска, содержащее пункты:

- Безопасный режим – загрузка Windows XP с минимальным требуемым количеством системных файлов и драйверов устройств;

- Безопасный режим с загрузкой сетевых драйверов – как и предыдущий, но с поддержкой подключения к сети;

- Безопасный режим с поддержкой командной строки – такой же ре-жим, как и Безопасный режим, за исключением того, что загружает режим командной строки, а не GUI (Graphical User Interface);

- Включить протоколирование загрузки – позволяет записать этапы загрузки операционной системы Windows XP в файл Ntbtlog. txt;

- Включить режим VGA – режим, загружающий драйвер стандартного монитора VGA с разрешением 640 на 480 точек на дюйм и 16 цветами;

- Загрузка последней удачной конфигурации – режим, восстанавливающий последнюю неиспорченную копию реестра операционной системы Windows XP.

Базовая Система Ввода Вывода (BIOS, Basic Input Output System) – часть программного обеспечения вычислительной системы, поддерживающая управление адаптерами внешних устройств, экранные операции, те-стирование, начальную загрузку и установку операционной системы. BIOS – это стандартный интерфейс, обеспечивающий переносимость операционной системы между компьютерами с одинаковым микропроцессором. BIOS хранится в постоянном запоминающем устройстве компьютера. Управление устройствами осуществляется через механизм прерываний. Различают следующие прерывания:

- аппаратные прерывания – инициируются  аппаратными средствами;

- логические прерывания – инициируются микропроцессором, нестандартные ситуации в работе микропроцессора;

- программные прерывания – инициируются программным обеспечением.

При включении компьютера автоматически  загружается и выполняется специальная  программа POST(Power-On Self-Test) из состава BIOS. Эта программа производит самопроверку и тестирование при загрузке:

- проверка переключателей и CMOS-памяти на системной (материнской) плате, определение оборудования, которое подключено к компьютеру;

- тестирование оперативного запоминающего устройства;

- выполняет действия по загрузке операционной системы (загрузка в оперативную память и запуск Блока Начальной Загрузки операционной системы);

- выполняет другие специфические действия по подготовке компьютера и дополнительного оборудования к работе.

BIOS является своеобразной программной  оболочкой самого нижнего уровня  вокруг аппаратных средств компьютера, которая реализует доступ к  аппаратным средствам компьютера  через механизм прерываний. Струк-тура BIOS включает две главные части:

BootBlock – в его функцию входит  инициализация регистров чипсета  и распаковка главной части  в память для последующего  исполнения, при несовпадении подсчитанной  контрольной суммы запускает  программу аварийного восстановления (с дисковода).

Главный исполняемый код – состоит  из нескольких модулей и хранится в виде архива LHA, как правило, используются следующие названия для модулей  архива:

- original.tmp – главная часть размером 128k, в которой происходит ини-циализация компьютера и находится подпрограмма BIOS Setup;