O que é um bootloader? Como funciona um bootloader?

Um bootloader é muito importante para sistemas operacionais. No entanto, muitas vezes é negligenciado como um componente-chave dos computadores. Isso porque ele desempenha seu papel em segundo plano, ajudando a ativar o sistema operacional correto. A maioria das placas processadoras em nossos dispositivos possui programas pré-carregados. Esses programas são conhecidos como bootloaders.

Este artigo explica o que é um bootloader e como ele funciona. Se você está interessado em aprender sobre o que é um bootloader e como ele funciona, este artigo é para você.

O que é um Bootloader

Quando ligado, o computador fica limpo. Isso significa que não há programas em sua memória e que seus componentes não podem ser acessados.

Um bootloader ajuda a carregar o sistema operacional ou ambiente de execução para adicionar programas à memória e fornecer acesso aos componentes. É necessário para executar o processo de inicialização, inicializar o hardware e passar o controle para o kernel, que inicializa o sistema operacional.

BIOS

Os principais componentes de um bootloader incluem o sistema básico de entrada / saída (BIOS), firmware encontrado na memória somente leitura (ROM) de um PC. Quando o PC é ligado, o BIOS é executado antes que qualquer outro programa seja executado.

O BIOS é composto do seguinte:

• POST (autoteste ao ligar)
• Carregador de setor de inicialização
• Interrupções de BIOS
• Menu de configuração

O menu de configuração ajuda a ajustar os parâmetros do bootloader. Versões de BIOS modernas são usadas para definir parâmetros diferentes. Isso inclui a ordem de inicialização, que determina os dispositivos que O BIOS verifica antes de inicializar.

O carregador do setor de inicialização carrega o primeiro setor de 512 bytes do disco de inicialização na RAM. É necessário que o primeiro bloco ou setor de memória disponível no meio seja reservado para o registro.

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As interrupções do BIOS são drivers de dispositivo nos quais os carregadores de inicialização acessam a tela, o teclado e os discos. Nem todos os sistemas operacionais usam interrupções de BIOS.

Além do BIOS, existem ROMs de extensão. O BIOS principal pode iniciar as ROMs de extensão.

O bootloader é geralmente composto por três programas:

• Um programa de setor de boot carregado diretamente pelo BIOS no momento da inicialização
• Um programa de segundo estágio carregado pelo programa do setor de inicialização para completar o processo de inicialização
• Um instalador do carregador de boot para instalar o carregador de boot e o programa de segundo estágio no disco de boot.

UEFI BIOS

Os requisitos em evolução dos usuários de computador levaram à criação de um sucessor moderno para o BIOS.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) é um mini sistema operacional que carrega o bootloader na memória antes de executar rotinas operacionais adicionais.

Embora compartilhe algumas semelhanças com o BIOS, várias diferenças importantes levaram muitos a considerar a UEFI como uma extensão, em vez de um BIOS tradicional substituto.

Uma das principais diferenças entre UEFI e BIOS é como a UEFI fornece uma interface operacional para computadores e usa novos mecanismos e funções. Além disso, embora a UEFI não defina como o firmware deve ser programado em sua totalidade, ela influencia a interface entre o firmware e o sistema operacional.

O programa UEFI está permanentemente localizado em um chip de memória na placa-mãe. Isso significa que é retido mesmo quando não há energia. Uma camada operacional exclusiva é usada para a comunicação entre o firmware e o sistema operacional. O modo UEFI pode ser inicializado antes que o sistema operacional seja inicializado.

Algumas das principais vantagens da UEFI incluem:

• Não requer um sistema operacional ativo para funcionalidade de rede
• Melhor usabilidade através do uso de um mouse de computador e uma interface gráfica do usuário
• Segurança aprimorada por meio do recurso de inicialização segura
• Uma estrutura modular flexível que o ajuda a se adaptar a ambientes de hardware especiais e perfis de requisitos
• Gerenciador de inicialização, que gerencia diferentes gerenciadores de inicialização para vários sistemas operacionais
• Uma ferramenta de linha de comando para realizar diagnósticos e solução de problemas

O objetivo do Secure Boot é melhorar a segurança. Partes do firmware UEFI, o carregador de inicialização e o kernel do sistema operacional devem ser verificados antes da inicialização. Os componentes são verificados usando assinaturas digitais criptográficas no banco de dados de assinaturas do firmware UEFI. A inicialização do sistema pode ser cancelada se a verificação de segurança não for aprovada.

Em ambientes profissionais, a inicialização segura é normalmente usada com um componente de hardware. O Trusted Platform Module (TPM) é um componente-chave do Secure Boot, fornecendo recursos de segurança para computadores.

Quando comparado com o método tradicional de inicialização do sistema BIOS legado, as seguintes vantagens podem ser obtidas da UEFI e a GPT oferece as seguintes vantagens:

• Permite que vários sistemas operacionais com seus próprios gerenciadores de inicialização sejam instalados ao mesmo tempo.
• Inicializa mais rápido do que os sistemas legados de BIOS
• Suporta aplicativos de pré-inicialização

Atualmente, uma NVRAM (memória de acesso aleatório não volátil) é usada para configurações relacionadas à inicialização. As configurações são armazenadas depois que o computador é desligado. Uma pequena quantidade de energia da bateria da placa-mãe é usada.

Como funciona um bootloader?

Depois que um computador é ligado, informações sobre o hardware instalado são exibidas na tela. O bootloader coloca seu sistema operacional na memória. O sistema básico de entrada / saída (BIOS) realiza testes antes de transferir o controle para o Master Boot Record (MBR), que contém o carregador de boot.

Muitos bootloaders são configurados para dar aos usuários diferentes opções de inicialização. As opções incluem diferentes sistemas operacionais, diferentes versões do mesmo sistema operacional, opções de carregamento do sistema operacional e programas executados sem um sistema operacional.

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Em certos casos, um dispositivo pode ter dois sistemas operacionais. Carregadores de inicialização podem ser usados ​​nesses dispositivos para iniciar o sistema operacional correto que os usuários preferem automaticamente. Um bootloader também pode ser usado para inicializar o sistema operacional no modo de segurança para recuperação.

Você pode usar um carregador de boot para inicializar em um programa sem ter que iniciar o sistema operacional. Isso pode ser útil com dispositivos como consoles de jogos. Depois que o disco do jogo é inserido no console e ele é ligado, o usuário é levado diretamente para o jogo em vez da tela de boas-vindas.

Exceções e interrupções

Os bootloaders são muito importantes para a manutenção da segurança e da arquitetura de software. Exceções e interrupções podem ser tratadas de maneira diferente por gerenciadores de inicialização e aplicativos. O método pelo qual o hardware e o software são vinculados afeta diretamente como as exceções e interrupções operam e afetam a funcionalidade do bootloader.

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