التمهيد هو عملية بدء تشغيل جهاز الكمبيوتر. يمكن أن يتم تشغيله بواسطة جهاز مثل الضغط على زر أو عن طريق أمر برمجي. بعد تشغيلها، لا تحتوي وحدة المعالجة المركزية على برنامج في ذاكرتها الرئيسية، لذلك يجب أن تقوم بعض العمليات بتحميل البرنامج إلى الذاكرة قبل التنفيذ. يمكن أن يتم ذلك عن طريق الأجهزة أو البرامج الثابتة في وحدة المعالجة المركزية أو عن طريق معالج منفصل في نظام الكمبيوتر.
تُسمى إعادة تشغيل جهاز الكمبيوتر أيضًا بإعادة التشغيل، والتي يمكن أن تكون ' صعب '، على سبيل المثال، بعد تحويل الطاقة الكهربائية لوحدة المعالجة المركزية من وضع إيقاف التشغيل إلى وضع التشغيل، أو' ناعم '، حيث لا يتم قطع التيار الكهربائي. في بعض الأنظمة، قد يؤدي التمهيد الناعم اختياريًا إلى مسح ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) إلى الصفر. يمكن بدء التشغيل الثابت والناعم بواسطة الأجهزة مثل الضغط على زر أو أمر برمجي. يكتمل التمهيد عند الوصول إلى نظام التشغيل التشغيلي، وهو عادةً نظام التشغيل وبعض التطبيقات.
لا تتضمن عملية إرجاع الكمبيوتر من حالة السكون عملية التشغيل؛ ومع ذلك، فإن استعادته من حالة السبات يفعل ذلك. كحد أدنى، لا تتطلب بعض الأنظمة المضمنة تسلسل تمهيد ملحوظًا لبدء العمل، وعند تشغيلها، قد تقوم بتشغيل برامج تشغيلية مخزنة في ذاكرة القراءة فقط (ROM). جميع أنظمة الكمبيوتر هي أجهزة حالة وقد تكون إعادة التشغيل هي الطريقة الوحيدة للعودة إلى حالة الصفر المحددة من حالة القفل غير المقصودة.
بالإضافة إلى تحميل نظام تشغيل أو أداة مساعدة مستقلة، يمكن لعملية التمهيد أيضًا تحميل برنامج تفريغ تخزين لتشخيص المشكلات في نظام التشغيل.
تسلسل التمهيد
التمهيد هو تسلسل بدء التشغيل الذي يبدأ تشغيل نظام تشغيل الكمبيوتر عند تشغيله. تسلسل التمهيد هو المجموعة الأولية من العمليات التي يقوم بها الكمبيوتر عند تشغيله. كل كمبيوتر لديه تسلسل التمهيد.
1. محمل الإقلاع: يمكن لأجهزة الكمبيوتر التي تعمل بوحدة المعالجة المركزية تنفيذ التعليمات البرمجية الموجودة في ذاكرة النظام فقط. يتم تخزين أنظمة التشغيل الحديثة ورموز برامج التطبيقات والبيانات على ذكريات غير متطايرة. عندما يتم تشغيل الكمبيوتر لأول مرة، يجب أن يعتمد في البداية فقط على التعليمات البرمجية والبيانات المخزنة في الأجزاء غير المتطايرة من ذاكرة النظام. لا يتم تحميل نظام التشغيل فعليًا في وقت التمهيد، ولا يمكن لأجهزة الكمبيوتر تنفيذ العديد من إجراءات الأنظمة المعقدة.
البرنامج الذي يبدأ التفاعل المتسلسل الذي ينتهي بتحميل نظام التشغيل بأكمله هو محمل التمهيد أو محمل التمهيد. المهمة الوحيدة لمحمل التمهيد هي تحميل برامج أخرى لبدء تشغيل نظام التشغيل.
2. أجهزة التمهيد: جهاز التمهيد هو الجهاز الذي يتم تحميل نظام التشغيل منه. يدعم نظام BIOS الحديث للكمبيوتر الشخصي (نظام الإدخال/الإخراج الأساسي) التشغيل من أجهزة مختلفة. يتضمن ذلك محرك الأقراص الثابتة المحلي ومحرك الأقراص الضوئية ومحرك الأقراص المرنة وبطاقة واجهة الشبكة وجهاز USB. سيسمح BIOS للمستخدم بتكوين أمر التمهيد. إذا تم تعيين ترتيب التمهيد على:
- محرك الأقراص المضغوطة
- محرك القرص الصلب
- شبكة
سيحاول BIOS التمهيد من محرك الأقراص المضغوطة أولاً، وإذا فشل ذلك، فسيحاول التمهيد من محرك الأقراص الثابتة، وإذا فشل ذلك، فسيحاول التمهيد من الشبكة، وإذا فشل ذلك، فحينئذٍ لن يتم التمهيد على الإطلاق.
3. تسلسل التمهيد: يوجد تسلسل تمهيد قياسي تستخدمه جميع أجهزة الكمبيوتر الشخصية. أولاً، تقوم وحدة المعالجة المركزية بتشغيل تعليمات BIOS في الذاكرة. تحتوي هذه التعليمات على تعليمات الانتقال التي يتم نقلها إلى برنامج بدء تشغيل BIOS. يقوم هذا البرنامج بإجراء اختبار ذاتي لبدء التشغيل (POST) للتأكد من أن الأجهزة التي سيعتمد عليها الكمبيوتر تعمل بشكل صحيح. بعد ذلك، يمر BIOS عبر تسلسل التمهيد الذي تم تكوينه حتى يعثر على جهاز قابل للتمهيد. بمجرد عثور BIOS على جهاز قابل للتمهيد، يقوم BIOS بتحميل قطاع التمهيد وينقل التنفيذ إلى قطاع التمهيد. إذا كان جهاز التمهيد عبارة عن محرك أقراص ثابتة، فسيكون بمثابة سجل تمهيد رئيسي (MBR).
يتحقق رمز MBR من جدول الأقسام بحثًا عن قسم نشط. إذا تم العثور على واحد، يقوم رمز MBR بتحميل قطاع التمهيد الخاص بهذا القسم وتنفيذه. غالبًا ما يكون قطاع التمهيد خاصًا بنظام التشغيل، ومع ذلك، في معظم أنظمة التشغيل، تتمثل وظيفته الرئيسية في تحميل وتنفيذ نواة نظام التشغيل، والتي تستمر في بدء التشغيل. لنفترض أنه لا يوجد قسم نشط، أو أن قطاع التمهيد للقسم النشط غير صالح. في هذه الحالة، قد يقوم MBR بتحميل محمل تمهيد ثانوي والذي سيحدد قسمًا ويحمل قطاع التمهيد الخاص به، والذي عادةً ما يقوم بتحميل نواة نظام التشغيل المقابلة.
أنواع التمهيد
هناك نوعان من التمهيد في نظام التشغيل.
عملية التمهيد في نظام التشغيل
عندما يتم تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بنا، يمكن تشغيله عن طريق جهاز مثل الضغط على زر، أو عن طريق أمر برمجي، ولا تحتوي وحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر (CPU) على برامج في ذاكرتها الرئيسية، فهناك بعض العمليات التي يجب تحميل البرامج إلى الذاكرة الرئيسية الذاكرة قبل أن يتم تنفيذها. وفيما يلي الخطوات الستة لوصف عملية التمهيد في نظام التشغيل، مثل:
الخطوة 1: بمجرد تشغيل نظام الكمبيوتر، BIOS يقوم (نظام الإدخال والإخراج الأساسي) بتنفيذ سلسلة من الأنشطة أو اختبارات الوظائف على البرامج المخزنة في ROM، والتي يطلق عليها بريد (الاختبار الذاتي عند التشغيل) الذي يتحقق لمعرفة ما إذا كانت الأجهزة الطرفية في النظام في حالة جيدة أم لا.
الخطوة 2: بعد انتهاء BIOS من أنشطة ما قبل التمهيد أو اختبار الوظائف، فإنه يقرأ التسلسل القابل للتمهيد من كموس (أشباه موصلات أكسيد المعدن الشائع) ويبحث عن سجل التمهيد الرئيسي في القطاع الفعلي الأول للقرص القابل للتمهيد وفقًا لتسلسل جهاز التمهيد المحدد في كموس . على سبيل المثال، إذا كان تسلسل جهاز التمهيد هو:
- قرص مرن
- القرص الصلب
- قرص مدمج
الخطوه 3: بعد ذلك، سيبحث سجل التمهيد الرئيسي أولاً في ملف محرك الأقراص المرنة . إذا لم يتم العثور عليه، فسيقوم محرك الأقراص الثابتة بالبحث عن سجل التمهيد الرئيسي. ولكن إذا لم يكن سجل التمهيد الرئيسي موجودًا على القرص الصلب، فسيقوم محرك الأقراص المضغوطة بالبحث. إذا لم يتمكن النظام من قراءة سجل التمهيد الرئيسي من أي من هذه المصادر، فسيتم عرض ROM ' لم يتم العثور على جهاز تمهيد ' وأوقف النظام. عند العثور على سجل التمهيد الرئيسي من محرك أقراص محدد قابل للتمهيد، يتم تحميل أداة تحميل نظام التشغيل، والتي تسمى أيضًا أداة تحميل Bootstrap، من قطاع التمهيد لمحرك الأقراص القابل للتمهيد هذا · إلى الذاكرة. محمل التمهيد هو برنامج خاص موجود في قطاع التمهيد لمحرك الأقراص القابل للتمهيد.
الخطوة 4: يقوم مُحمل التمهيد أولاً بتحميل ملف IO.SYS ملف. بعد هذا، MSDOS.SYS تم تحميل الملف، وهو الملف الأساسي لنظام التشغيل DOS.
الخطوة 5: بعد هذا، MSDOS.SYS يبحث في الملف للعثور على مترجم الأوامر في التكوين.SYS الملف، وعندما يجده، يتم تحميله في الذاكرة. إذا لم يتم تحديد مترجم الأوامر في التكوين.SYS الملف، كوماند.كوم يتم تحميل الملف باعتباره مترجم الأوامر الافتراضي لنظام التشغيل DOS.
الخطوة 6: الملف الأخير الذي سيتم تحميله وتنفيذه هو AUTOEXEC.BAT ملف يحتوي على سلسلة من أوامر DOS. بعد ذلك، يتم عرض المطالبة. يمكننا أن نرى حرف محرك الأقراص لمحرك الأقراص القابل للتمهيد معروضًا على نظام الكمبيوتر، مما يشير إلى أن نظام التشغيل قد تم تشغيله بنجاح على النظام من محرك الأقراص هذا.
ما هو التمهيد المزدوج
عندما يتم تثبيت نظامي تشغيل على نظام الكمبيوتر، يطلق عليه التشغيل المزدوج. يمكن تثبيت أنظمة تشغيل متعددة على مثل هذا النظام. ولكن لمعرفة نظام التشغيل الذي سيتم تشغيله، يمكن لمحمل التمهيد الذي يفهم أنظمة الملفات المتعددة وأنظمة التشغيل المتعددة أن يشغل مساحة التمهيد.
بمجرد تحميله، يمكنه تشغيل أحد أنظمة التشغيل المتوفرة على القرص. يمكن أن يحتوي القرص على أقسام متعددة، يحتوي كل منها على نوع مختلف من نظام التشغيل. عند تشغيل نظام الكمبيوتر، يعرض برنامج إدارة التمهيد قائمة، مما يسمح للمستخدم باختيار نظام التشغيل الذي يريد استخدامه.