איך עובדת מערכת הפעלה?
ארז בן ארי כותש עוד תעלומה טכנולוגית, והפעם: מערכת ההפעלה
מערכות הפעלה הן אבן היסוד של מחשבים אישיים, אבל הן לא קיימות רק בהם. כמעט כל מכשיר דיגיטלי מכיל מערכת הפעלה כלשהי. לפעמים זו תוכנה עלומת שם על שבב קטנטן ובלתי ידוע, ולפעמים זו מערכת אימתנית התופסת נפח של עשרות ג'יגהבייט.
כאשר המחשב נדלק אין כלום בזיכרון שלו, אבל בלוח האם משולבת מערכת הפעלה מצומצמת מאוד, המכונה Basic Input-Output System) BIOS), "מערכת קלט-פלט בסיסית". זו תוכנה קטנטנה ששמורה על שבב מיוחד מסוג פלאש – סוג מיוחד ויקר של זיכרון השומר על המידע המאוחסן בו גם בזמן שאינו מחובר לחשמל.
עם הפעלתה, קוראת תוכנת ה-BIOS את תוכנו של שבב אחר, מסוג CMOS, שגם הוא שומר על תוכנו בלי חיבור לחשמל, אבל בו שמורים נתונים על אודות ההגדרות (קונפיגורציה) של המחשב, כמו אילו כוננים יש בו וכמה זיכרון יש לו. בשלב זה התוכנה מעתיקה את עצמה לזיכרון הרגיל של המחשב, שממנו היא יכולה לפעול יותר מהר, ואז היא מבצעת בדיקה מהירה לכל ההתקנים שאמורים להיות מחוברים למחשב, בהם הכוננים, המקלדת, העכבר, המסך והזיכרון. בדיקה זו מכונה POST, ואם אחד מהרכיבים לא תקין, מוצגת הודעה על המסך, לפעמים בליווי סדרת צפצופים לפי קוד מיוחד.
המידע שבשבב ה-CMOS כולל נתונים לגבי סדר ההפעלה. על פי מידע זה יודעת תוכנת ה-BIOS אם לחפש את מערכת ההפעלה הראשית. בדרך כלל ה-BIOS מחפשת מערכת הפעלה על כונן הדיסקטים ואחר כך על הדיסק הקשיח, ואם רוצים אפשר לשנות את הסדר.
כל דיסקט או דיסק קשיח מחולק לחלקים קטנים המכונים "סקטורים", ובשלב הבא ה-BIOS קוראת את הסקטור הראשון בדיסקט (אם יש דיסקט בכונן) או בדיסק הקשיח. הסקטור הראשון מכיל תוכנה נוספת בשם Boot Loader, תוכנת טעינה. ה-BIOS מפעיל אותה ומעביר אליה את השליטה. תוכנת הטעינה Boot Loader שונה מאוד בין מערכות הפעלה. זו שבחלונות 98 וחלונות מילניום, למשל, פשטנית מאוד, אבל זו שבמערכת לינוקס או חלונות XP משוכללת יותר, ומסוגלת להפעיל כמה סוגים של מערכות הפעלה.
תוכנת הטעינה מחפשת על הדיסק הקשיח (או על הדיסקט) את קובץ ההפעלה הבסיסי של מערכת ההפעלה. בחלונות 98 ומילניום הקובץ הזה נקרא IO.SYS, בחלונות XP ו-2000 הקובץ הוא NTLDR, ובלינוקס משתמשים ב-INITRD.
מכאן והלאה העניינים מסתבכים, וכל מערכת הפעלה עושה את עבודתה בצורה שונה. המערכות קוראות עוד ועוד קבצים מהדיסק הקשיח, מפעילות מנהלי התקן עבור ההתקנים השונים, ומפעילות כל מיני תוכנות ושירותי מערכת עד שאנחנו מגיעים למצב שבו אפשר להתחיל לעבוד.
במערכות פשוטות כמו דוס, המערכת קוראת בסך-הכל שני קבצים נוספים וכבר אפשר להתחיל להקליד פקודות. בחלונות XP, לעומת זאת, המערכת צריכה לקרוא כמה מאות קבצים במשך כמה דקות עד שהיא מוכנה לעבודה. בלינוקס, מנהל המערכת יכול לבחור לעצמו אילו חלקים ממערכת ההפעלה חיוניים ואילו לא, וכך לשלוט על תהליך הפעלת המערכת ולהתאים אותו לצרכיו. כמובן שפעולות מסוג זה דורשות ידע וניסיון. אל תנסו את זה בבית.
הגורם העיקרי למפח הנפש של משתמש המחשב הממוצע הוא תוכנות שקורסות ונתקעות. למה זה קורה? הסיבות רבות ומגוונות, החל בחומרה לא תקינה וכלה במנהל התקן (דרייבר) בעייתי, אבל הסיבה הנפוצה ביותר היא חריגה מזיכרון.
מדובר באחד הבאגים הנפוצים ביותר בתוכנות שונות: המתכנת עושה טעות שגורמת לתוכנה שלו לנסות לחרוג מאזור הזיכרון שהוקצה לה. בחלונות 2000 ובחלונות XP קיימת מערכת קשיחה מאוד לניהול זיכרון, שתפקידה למנוע מהמערכת
הכותב הוא מהנדס בחברת מיקרוסופט ישראל
נא להמתין לטעינת התגובות
