Загрузка операционной системы

Процесс загрузки компьютера состоит из следующих основных шагов:

При включении питания выполняется проверочный тест BIOS и процессора, после чего BIOS при помощи встроенной программы IPL (Initial Program Loading – главный загрузчик) ищет загрузочное устройство (обычно это жесткий диск).

Если загрузочным устройством является жесткий диск, то BIOS считывают главную загрузочную запись (первый физический сектор с загрузочного диска – MBR) в память и передает управление программе IPL1 (Initial Program Loading 1 – программа начальной загрузки 1 или начальный загрузчик) находящейся в ней.

IPL1 просматривает таблицу разделов, анализирует ее в и результате находит активный раздел. Если активных разделов несколько, на экран выводится сообщение о необходимости выбора активного раздела для продолжения загрузки.

После того, как активный раздел найден, IPL1 считывает первый сектор этого раздела (логического диска) в оперативную память. Этот сектор содержит загрузочную запись (Boot Record), внутри которой находиться программа IPL2 (программа начальной загрузки 2). Управление передается на начало программы IPL2.

Программа IPL2 выполняет загрузку операционной системы т.е. ее файлов, находящихся в активном разделе. Способ загрузки зависит от самой операционной системы. Каждая из систем имеет свой собственный загрузчик. Фиксированным является только расположение загрузочной записи — первый сектор активного раздела.

Далее производится инициализация устройств, регистрация пользователя, старт системных служб и оболочки.

Интерфейсы жестких дисков

Развитие интерфейсов жестких дисков шло двумя параллельными путями: дешевым и дорогим. Дорогое решение заключалось в создании на плате самого винчестера отдельного интеллектуального контроллера, который бы брал на себя значительную часть работы по взаимодействию с винчестером. Результатом этого подхода явился интерфейс SCSI, который быстро завоевал популярность на рынке серверов.

Простое и дешевое решение - переложить значительную часть операций по вводу-выводу на центральный процессор. У этого решения вполне очевидный недостаток: снижение общей вычислительной мощности системы, особенно заметное при многозадачной работе. Результатом этого подхода явился интерфейс IDE.

Тем самым на сегодня мы имеем два типа дисков: высокопроизводительные SCSI и «ширпотреб» - IDE (PATA, SATA). Принципиальных различий в устройстве самих винчестеров SCSI и IDE нет, но исторически сложилось, что SCSI рассчитан на сегмент дорогих серверных решений, поэтому в среднем они быстрее и, как следствие, существенно дороже.

Интерфейс scsi

SCSI (Small Computer System Interface – интерфейс малых компьютерных систем, произносится как скази) — интерфейс, разработанный для объединения на одной шине различных по своему назначению устройств, таких как жёсткие диски, накопители на магнитооптических дисках, приводы CD, DVD, стримеры, сканеры, принтеры и т. д. Теоретически возможен выпуск устройства любого типа на шине SCSI.

SCSI широко применяется на серверах, высокопроизводительных рабочих станциях.

Существует множество различных вариантов SCSI. В зависимости от варианта интерфейса скорость передачи данных может достигать 320 Мегабайт в секунду (используя интерфейс Ultra320 SCSI). На расстоянии 12 метров можно создать последовательную цепь из 15 устройств, подключенную к каналу SCSI.

Контроллер SCSI является по сути самостоятельным процессором и имеет свою собственную BIOS (которая иногда может размещаться в BIOS материнской платы). Он выполняет все операции по обслуживанию и управлению шиной SCSI, освобождая от этого центральный процессор.

Преимущество SCSI состоит в том, что несколько устройств могут пользоваться шиной одновременно, процессор компьютера при этом не загружается. Наиболее целесообразно использовать SCSI если требуется множественный доступ к различным областям дисков, запись/считывание данных небольшими (4-64 KB) блоками. К этой сфере относится работа с базами данных, различные варианты файл-серверов с большим количеством пользователей. Здесь требуются высокие скорости случайной (random) записи/чтения.

В настоящее время последовательная шина SAS (Serial Attached SCSI) постепенно вытесняет традиционную параллельную шину SCSI. SAS является последовательной шиной и разработан для замены параллельного интерфейса SCSI.

Для управления SAS-устройствами по-прежнему используются команды SCSI. SAS поддерживает передачу информации со скоростью до 3 Гбит/с (375МБ/с); ожидается, что скорость передачи достигнет 10 Гбит/с (1250 МБ/с).

Интерфейс SCSI использует общую шину. Таким образом, все устройства подключены к одной шине, и с контроллером одновременно может работать только одно устройство. Интерфейс SAS использует соединения точка-точка — каждое устройство соединено с контроллером собственным каналом.

SAS поддерживает большое количество устройств (теоретически до 16384), в то время как интерфейс SCSI поддерживает до 15.