المرحلة الثالثة من عملية بدء تشغيل ويندوز | مرحلة Windows OS Loader

 المرحلة الثالثة من عملية بدء تشغيل ويندوز
Windows OS Loader

في مقالات سابقة، تحدثنا عن مراحل بدء تشغيل ويندوز بشكل مفصل، تحدثنا عن كيفية تحديد المرحلة التي حدث بها خطأ أثناء بدء التشغيل، وتحدثنا ايضا عن المرحلة الأولى مرحلة PreBoot كما تحدثنا عن المرحلة الثانية مرحلة Windows Boot Manager من عملية بدء تشغيل ويندوز. في هذا المقال، سنتناول المرحلة الثالثة، وهي مرحلة Windows OS Loader.

ما هو محمّل النظام (Windows Loader) ؟

محمّل النظام (winload) هو البرنامج الذي يتم نقله وتنفيذه في نهاية المرحلة الثانية، والمسؤول عن هذه المهمة هو برنامج مدير التمهيد (BOOTMGR) كما علمنا. 

وظيفة محمل النظام هي تحميل برامج التعريف الأساسية وملفات النظام إلى الذاكرة. ثم يقوم بتهيئة الأجهزة الأساسية اللازمة لبدء تشغيل النظام. وبعد الانتهاء من هذه الخطوات، يتم نقل التحكم إلى نواة الويندوز Windows Kernel، وهذا يمثل نهاية المرحلة الثالثة وبداية المرحلة الرابعة والأخيرة، وهي مرحلة Windows NT OS Kernel، والتي لها اسم آخر نفضل استخدامه في سياق موضوعنا عن مشاكل بدء التشغيل، وهو مرحلة WinLogon and User Session.

خطوات مرحلة Windows OS Loader

الآن سنتحدث عن خطوات مرحلة محمّل النظام، وهي كالتالي:

يبدأ برنامج محمل النظام بتحميل برامج التعريف Drivers من نوع SERVICE_BOOT_START من ذاكرة التخزين Disk إلى الذاكرة العشوائية RAM. وبرامج التعريف هذه مهمة للانتقال إلى المرحلة الأخيرة. ومكان برامج التعريف من نوع SERVICE_BOOT_START يكون في المسار التالي:

%SystemRoot%\System32\DriverStore\

بعد تحميل برامج التعريف، يتابع محمّل النظام بتحميل الملفات الأساسية للنظام إلى الذاكرة، مثل ntoskrnl.exe و hal.dll. ومكان هذه الملفات هو في المسار التالي:

%SystemRoot%\System32\

ثم يتابع محمّل النظام بتجهيز الأجهزة الأساسية لبدء التشغيل، مثل ذاكرة التخزين أو القرص، وبعض أجهزة الإدخال والإخراج المتصلة. وأخيرًا يتم بدء نواة الويندوز ونقل التحكم إلى نواة الويندوز، وهذه هي نقطة الانتقال إلى المرحلة الأخيرة مرحلة WinLogon and User Session.

وإذا لاحظت هنا أن محمل النظام لا يحتاج إلى برامج التعريف لقراءة الملفات من ذاكرة التخزين، لكن من بداية المرحلة القادمة، ستحتاج نواة الويندوز إلى برامج التعريف للوصول إلى الأجهزة مثل ذاكرة التخزين أو القرص.

برامج التعريف وملفات النظام

دعنا نتعرف أكثر على برامج التعريف وملفات النظام

برامج التعريف

برامج التعريف هي مكونات البرامج التي تسمح لنظام التشغيل والبرامج الأخرى أو ال software التفاعل مع مكونات الأجهزة أو ال Hardware. وظيفة برامج التعريف هي ترجمة تعليمات الإدخال والإخراج العامة للبرامج، إلى أوامر محددة للجهاز. 

بدون الخوض في التفاصيل، هناك نوعان أساسيان من برامج التعريف:

تعريفات User Mode: هذه التعريفات تستخدم في وضع المستخدم بعد بدء تشغيل كامل للويندوز بنجاح.

تعريفات Kernel Mode: وهذه التعريفات تستخدم في وضع النواة خارج عن تحكم مستخدم الويندوز، ويمكن تصنيف تعريفات وضع النواة إلى خمسة أنواع بناءً على نوع البدء:

• SERVICE_BOOT_START (0x00000000): تعريف يبدأ بواسطة محمل نظام التشغيل.
• SERVICE_SYSTEM_START (0x00000001): تعريف يبدأ خلال تهيئة نظام التشغيل.
• SERVICE_AUTO_START (0x00000002): تعريف يبدأ بواسطة مدير خدمة التحكم أثناء بدء تشغيل النظام.
• SERVICE_DEMAND_START (0x00000003): تعريف يبدأ حسب الطلب.
• SERVICE_DISABLED (0x00000004): يشير إلى تعريف لا يبدأ تلقائيًا.

في بداية المرحلة الثالثة من بدء تشغيل ويندوز، محمّل النظام يقوم بتحميل برامج التعريف من النوع SERVICE_BOOT_START من ذاكرة التخزين Disk الى ذاكرة العشوائية RAM.

ملفات النظام

ملفات النظام هي الملفات التي يحتاجها نظام التشغيل ويندوز ليعمل بشكل صحيح. منها ملفات تنفيذية (.EXE) ، ومنها ملفات مكتبات (.DLL) ، وأنواع أخرى، على سبيل المثال: 

• ملف ntoskrnl.exe اختصار لـ New Technology Operating System Kernel وهو ملف النواة الرئيسي لنظام التشغيل ويندوز. 

• وملف hal.dll اختصار لـ Hardware Abstract Layer هو ملف الطبقة التجريدية للأجهزة، وهو المسؤول عن التواصل بين النظام Software والأجهزة Hardware، ويكمن دوره في ترجمة اوامر البرامج الى اوامر ادخال واخراج عامة.

واذا لاحظت ان كلا من برامج التعريف وملف hal.dll يعملون معا للتواصل بين البرامج Software  والاجهزة المادية Hardware، حيث يقوم hal بترجمة اوامر البرامج الى اوامر ادخال واخراج عامة، ثم يقوم برنامج التعريف المسئول بترجمة تعليمات الإدخال والإخراج العامة، إلى أوامر محددة للجهاز.

هذه هي بعض المعلومات الأساسية عن برامج التعريف وملفات النظام. ونستطيع أن نقول أن مرحلة محمّل النظام Windows OS Loader هي المرحلة التي تقوم بتحميل هذه المكونات إلى الذاكرة وتهيئتها للعمل.

الفرق بين Kernel و HAL و Drivers

ntoskrnl.exe او النواة هي الجزء الأساسي من نظام التشغيل، وهي تتحكم في كيفية تشغيل الجهاز والتفاعل مع الأجهزة.
النواة توفر الواجهة بين البرامج والأجهزة، وهذا يعني أنها تسمح للبرامج بالوصول إلى وظائف الأجهزة بطريقة موحدة ومجردة. على سبيل المثال، النواة توفر وظائف للقراءة والكتابة على القرص الصلب أو الشاشة أو لوحة المفاتيح، دون الحاجة لمعرفة التفاصيل الدقيقة لكل جهاز.

hal.dll هو ملف مكتبة يحتوي على الطبقة التجريدية للأجهزة (HAL)، وهي جزء من النواة.
وظيفة HAL هي توفير واجهة موحدة للنواة للتعامل مع الاختلافات بين أنواع مختلفة من الأجهزة. على سبيل المثال، HAL توفر وظائف للتحكم في المعالج والذاكرة والمقاطعات والمؤقتات، دون الحاجة لمعرفة نوع المعالج أو اللوحة الأم أو البايوس.
HAL تسهل عملية تطوير النواة وبرامج التعريف، لأنها تخفي الاختلافات الدقيقة بين الأجهزة.

drivers او برامج التعريف هي برامج توفر التفاصيل الخاصة بكل جهاز، وتتواصل مع النواة وHAL لتمكين النظام من استخدام الجهاز. على سبيل المثال، برنامج تعريف الطابعة يوفر وظائف لإرسال البيانات إلى الطابعة واستقبال الحالة منها، ويتواصل مع النواة وHAL لاستخدام القرص الصلب أو الفلاشة أو الشبكة للوصول إلى الطابعة.
برامج التعريف تسمح للنظام بدعم أنواع متعددة ومتنوعة من الأجهزة، وتسهل عملية تحديث الأجهزة وإضافة أجهزة جديدة.

لذلك، يمكننا أن نقول أن النواة والطبقة التجريدية للأجهزة وبرامج التعريف هي طبقات مختلفة من البرمجيات التي تعمل معًا لتوفير الواجهة بين البرامج والأجهزة، وتتميز كل طبقة بمستوى مختلف من التجريد والتفصيل.

الخاتمة

في هذا المقال، تعرفنا على المرحلة الثالثة في عملية بدء تشغيل ويندوز، وهي مرحلة محمّل النظام Windows OS Loader. عرفنا ما هو محمّل النظام وما هي وظيفته وما هي خطوات المرحلة. كما تعرفنا على برامج التعريف وملفات النظام وأهميتها في عملية الإقلاع.

نأمل أن يكون هذا المقال مفيدًا يزيد من المعلومات لديك، وأن يساعدك في فهم وحل المشكلات إن واجهتك. إذا كان لديك أي سؤال أو تعليق، فلا تتردد في إرسال تعليق.

شكرًا لك على قراءة المقال ومشاهدة الفيديو.