¿Cómo almacena la computadora la información para reiniciar?

La mayoría de las computadoras modernas usan un sistema de energía estandarizado llamado Configuración avanzada e interfaz de energía (ACPI). ACPI define una serie de estados de energía:

  • G0 ( S0 ), en funcionamiento (el estado “ON”)
  • G1 , Dormir : dividido en cuatro estados, S1 a S4:
    • S1 , Power on Suspend (POS) : todas las memorias caché del procesador se vacían y la CPU deja de ejecutar las instrucciones. Se mantiene la potencia de la CPU y la RAM. Los dispositivos que no indican que deben permanecer encendidos pueden estar apagados.
    • S2 : CPU apagada. La caché sucia se vacía en la RAM. S3 , comúnmente conocido como En espera , Suspender o Suspender a RAM (STR) : la RAM permanece encendida.
    • S4 , hibernación o suspensión en disco : todo el contenido de la memoria principal se guarda en la memoria no volátil, como un disco duro, y se apaga
  • G2 ( S5 ), Soft Off : G2 / S5 es casi lo mismo que G3 Mechanical Off , excepto que la unidad de fuente de alimentación (PSU) todavía suministra energía, como mínimo, al botón de encendido para permitir el retorno a S0. Se requiere un reinicio completo. No se retiene contenido anterior. Otros componentes pueden permanecer encendidos para que la computadora pueda “activarse” en la entrada del teclado, reloj, módem, LAN o dispositivo USB.
  • G3 , Mecánico apagado : la alimentación de la computadora se ha eliminado por completo mediante un interruptor mecánico (como en la parte posterior de una fuente de alimentación). El cable de alimentación se puede quitar y el sistema es seguro para el desmontaje (por lo general, solo el reloj en tiempo real continúa funcionando, utilizando su propia batería pequeña).

(Fuente: Configuración avanzada e interfaz de energía)

Cuando apaga o apaga una computadora, pasa al estado G2 (S5). Aquí, la computadora solo parece estar apagada (por ejemplo, la luz indicadora de encendido está apagada), pero internamente el circuito del controlador básico todavía tiene energía. A menos que apague la red eléctrica, este poder siempre permanece.

Cuando presiona el botón de encendido en la computadora, esto envía un comando de “Restablecer” a este circuito del controlador, que inicia el proceso de arranque. El proceso de arranque generalmente implica:

  • Restablezca todos los componentes de hardware y periféricos (que incluirán restablecer la RAM)
  • Inicie el BIOS desde una ubicación fija en la memoria
  • El BIOS a su vez carga el sistema operativo (SO)
  • A partir de ese momento, verá la pantalla de inicio de sesión habitual

Qué sucede cuando seleccionamos el comando “Apagar” del sistema operativo (menú Inicio en Windows, por ejemplo):

  • El sistema operativo realiza sus tareas de apagado para detener el estado de forma limpia: detener procesos, escribir datos no escritos, desmontar sistemas de archivos, etc.
  • OS le pide a ACPI que mueva el sistema al estado G2
  • El sistema pasa al estado G2, donde se apaga la alimentación de todos los componentes de hardware, excepto el controlador mencionado que permanece encendido

Entonces, ¿qué sucede cuando hacemos un “reinicio”?
ACPI proporciona una característica adicional llamada “comando Restablecer” o “Restablecer registro”. Cuando se establece este registro, el controlador de potencia simplemente inicia el sistema como si se hubiera “encendido”. Entonces los pasos que ocurren son:

  • El sistema operativo realiza sus tareas de apagado para detener el estado de forma limpia: detener procesos, escribir datos no escritos, desmontar sistemas de archivos
  • El sistema operativo restablece el registro
  • OS le pide a ACPI que mueva el sistema al estado G2
  • El sistema realiza sus actividades habituales para pasar al estado G2 y al final lee Reset Register e inicia la secuencia de arranque

Desde la perspectiva del sistema operativo, las acciones realizadas para apagar y reiniciar son las mismas, excepto para configurar el registro de reinicio. Desde la perspectiva del controlador ACPI también, las secuencias son las mismas, excepto lo que activa el sistema para volver a encenderse.

La información necesaria para reiniciar se almacena típicamente (en una PC o Mac) en varios niveles del hardware de la computadora:
1. La parte más básica es un chip ROM (memoria de solo lectura) soldado en la placa principal o enchufado a un zócalo. La mayoría de las computadoras usan una EEPROM (ROM programable borrable electrónicamente) para ese propósito, de modo que es posible actualizar la información almacenada en ella sin quitar el chip de la computadora. En el mundo de las PC, el software almacenado allí se llama BIOS (sistema básico de entrada / salida), o en Mac y máquinas PC más nuevas UEFI (interfaz de firmware extensible unificada).
2. La ROM contiene básicamente la misma cantidad de información para poder acceder a otro sistema de almacenamiento en la computadora (por ejemplo, disco duro, SSD …) e iniciar una pieza de software que se almacena allí en una ubicación “conocida”, generalmente en El comienzo del medio de almacenamiento. Este software se llama “gestor de arranque”. ¿Por qué se llama “arranque”? Piensa en alguien saliendo de un pantano con sus propias botas. Esto ilustra bastante bien lo que está sucediendo en la computadora, porque inicialmente, después del encendido, no hay mucho para “aferrarse”.
3. El gestor de arranque puede presentarle opciones o puede elegir silenciosamente la siguiente etapa de inicio: puede iniciar otro software, llamado núcleo del sistema operativo. Por lo general, este se almacena en una partición ordinaria de su disco duro o SSD, y puede verlo en el administrador de archivos mientras su computadora se ejecuta como un archivo ordinario. El kernel ahora inicia todo lo que se necesita para que la computadora esté totalmente operativa: controladores de hardware, servicios, programas, interfaz de usuario, etc. Todas estas cosas también se almacenan en su disco duro como archivos.

Cuando una computadora necesita reiniciarse, y la información modificable tiene que ser preservada durante el reinicio, hay algunas maneras en que esto se puede poner:
1. En el disco duro / SSD
2. En un chip de memoria (NVRAM) no volátil (conserva su contenido incluso cuando se apaga la alimentación), en una computadora Mac esto se llama PRAM, por lo general contiene configuraciones básicas de hardware como, por ejemplo, el modo de visualización en el próximo inicio, etc. .
3. En una ubicación en la red
4. en un medio de almacenamiento externo.

En una computadora típica, el arranque es un proceso de varios pasos. Cuando la computadora se enciende, su procesador está diseñado para leer y comenzar a ejecutar instrucciones desde una ubicación predeterminada en la memoria. La computadora contiene memoria de solo lectura en esta ubicación, que contiene algún tipo de programa de carga del sistema operativo, como un BIOS. La función principal de este programa es poder acceder al almacenamiento externo (unidad de disco, CD-ROM, unidad USB) y cargar código de programa adicional desde una ubicación predeterminada en ese dispositivo (por ejemplo, un sector de arranque). Este código adicional sería el cargador de arranque código asociado con un sistema operativo; este cargador de arranque se hace cargo y comienza a leer el resto del sistema operativo desde el dispositivo.

* Código en memoria: ROM + EEPROM (permanente en la naturaleza, escrito / almacenado por el fabricante)
* Eso lo dirige a buscar el cargador BootStrap que reside en el disco, el cargador BootStrap a su vez carga el sistema operativo (sistema operativo) del disco

En la unidad de disco. Cuando una computadora arranca, se ve siempre en el mismo lugar de la unidad de disco. Comienza aquí y carga todo lo que hay en la memoria. El programa almacenado en esa ubicación se llama cargador de arranque. Este programa se encarga de cargar el sistema operativo del disco y en la memoria.