Cuando enciende una computadora, pasa por un proceso de «arranque», un término que proviene de la palabra «bootstrap». Esto es lo que sucede en segundo plano, ya sea que esté usando un sistema Windows, Mac o Linux.
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El hardware se enciende
Cuando presiona el botón de encendido, la computadora suministra energía a sus componentes: la placa base, la CPU, los discos duros, las unidades de estado sólido, los procesadores gráficos y todo lo demás en la computadora.
La pieza de hardware que suministra energía se conoce como «fuente de alimentación». Dentro de una computadora de escritorio típica, parece una caja en la esquina de la carcasa (la cosa amarilla en la imagen de arriba), y es donde se conecta el cable de alimentación de CA.
La CPU carga UEFI o BIOS
Ahora que tiene electricidad, la CPU se inicializa y busca un pequeño programa que normalmente se almacena en un chip en la placa base.
En el pasado, la PC cargaba algo llamado BIOS (Sistema básico de entrada / salida). En las PC modernas, la CPU carga el firmware UEFI (Interfaz de firmware extensible unificada) en su lugar. Este es un reemplazo moderno para el BIOS de estilo antiguo. Pero, para hacerlo más confuso, algunos fabricantes de PC todavía llaman a su software UEFI “BIOS” de todos modos.
UEFI o BIOS prueba e inicializa el hardware
El firmware BIOS o UEFI carga los valores de configuración desde un lugar especial en la placa base; tradicionalmente, esto estaba en la memoria respaldada por una batería CMOS. Si cambia algunas configuraciones de bajo nivel en la pantalla de configuración de su BIOS o UEFI, aquí es donde se almacenan sus configuraciones personalizadas.
La CPU ejecuta UEFI o BIOS, que prueba e inicializa el hardware de su sistema, incluida la propia CPU. Por ejemplo, si su computadora no tiene RAM, emitirá un pitido y le mostrará un error, deteniendo el proceso de arranque. Esto se conoce como el proceso POST (Power On Self Test).
Es posible que vea aparecer el logotipo del fabricante de la PC en su pantalla durante este proceso y, a menudo, puede presionar un botón para acceder a la pantalla de configuración de BIOS o UEFI desde aquí. Sin embargo, muchas PC modernas pasan por este proceso tan rápido que no se molestan en mostrar un logotipo y requieren acceder a la pantalla de configuración de UEFI desde el menú Opciones de arranque de Windows.
UEFI puede hacer mucho más que inicializar el hardware; es realmente un pequeño sistema operativo. Por ejemplo, las CPU Intel tienen Intel Management Engine. Esto proporciona una variedad de características, incluida la potencia de la tecnología de administración activa de Intel, que permite la administración remota de las PC comerciales.
Las manos de UEFI o BIOS a un dispositivo de arranque
Una vez que haya terminado de probar e inicializar su hardware, UEFI o BIOS transferirán la responsabilidad de iniciar su PC al cargador de arranque de su sistema operativo.
UEFI o BIOS busca un «dispositivo de arranque» desde el cual arrancar su sistema operativo. Suele ser el disco duro o la unidad de estado sólido de su computadora, pero también puede ser un CD, DVD, unidad USB o una ubicación de red. El dispositivo de arranque se puede configurar desde la pantalla de configuración de UEFI o BIOS. Si tiene varios dispositivos de inicio, UEFI o BIOS intentan transferirles el proceso de inicio en el orden en que aparecen. Entonces, por ejemplo, si tiene un DVD de arranque en su unidad óptica, el sistema podría intentar comenzar desde ese antes de intentar comenzar desde su disco duro.
Tradicionalmente, un BIOS miraba el MBR (registro de arranque maestro), un sector de arranque especial al comienzo de un disco. El MBR contiene código que carga el resto del sistema operativo, conocido como «cargador de arranque». El BIOS ejecuta el cargador de arranque, que lo toma desde allí y comienza a arrancar el sistema operativo real, Windows o Linux, por ejemplo.
Las computadoras con UEFI aún pueden usar este método de arranque MBR de estilo antiguo para arrancar un sistema operativo, pero normalmente usan algo llamado ejecutable EFI en su lugar. Estos no tienen que almacenarse al principio de un disco. En cambio, se almacenan en algo llamado «partición del sistema EFI».
De cualquier manera, el principio es el mismo: el BIOS o UEFI examina un dispositivo de almacenamiento en su sistema para buscar un programa pequeño, ya sea en el MBR o en una partición del sistema EFI, y lo ejecuta. Si no hay un dispositivo de arranque de arranque, el proceso de arranque falla y verá un mensaje de error que lo indica en su pantalla.
En las PC modernas, el firmware UEFI generalmente está configurado para «Arranque seguro». Esto garantiza que el sistema operativo que inicia no haya sido manipulado y no cargará malware de bajo nivel. Si el Arranque seguro está habilitado, UEFI verifica si el cargador de arranque está firmado correctamente antes de iniciarlo.
El cargador de arranque carga el sistema operativo completo
El cargador de arranque es un pequeño programa que tiene la gran tarea de arrancar el resto del sistema operativo. Windows usa un cargador de arranque llamado Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), la mayoría de los sistemas Linux usan GRUB y los Mac usan algo llamado boot.efi.
Si hay un problema con el cargador de arranque, por ejemplo, si sus archivos están dañados en el disco, verá un mensaje de error del cargador de arranque y el proceso de arranque se detendrá.
El cargador de arranque es solo un pequeño programa y no maneja el proceso de arranque por sí solo. En Windows, el Administrador de arranque de Windows busca e inicia el cargador del sistema operativo Windows. El cargador de SO carga los controladores de hardware esenciales que se requieren para ejecutar el kernel, la parte central del sistema operativo Windows, y luego inicia el kernel. Luego, el kernel carga el Registro del sistema en la memoria y también carga cualquier controlador de hardware adicional que esté marcado con “BOOT_START”, lo que significa que debe cargarse al arrancar. Luego, el kernel de Windows inicia el proceso del administrador de sesiones (Smss.exe), que inicia la sesión del sistema y carga controladores adicionales. Este proceso continúa y Windows carga los servicios en segundo plano, así como la pantalla de bienvenida, que le permite iniciar sesión.
En Linux, el cargador de arranque GRUB carga el kernel de Linux. El kernel también inicia el sistema init, que es systemd en la mayoría de las distribuciones modernas de Linux. El sistema init maneja los servicios de inicio y otros procesos de usuario que conducen hasta un mensaje de inicio de sesión.
Este proceso involucrado es solo una forma de hacer que todo se cargue correctamente haciendo las cosas en el orden correcto.
Por cierto, los denominados «programas de inicio» se cargan realmente cuando inicia sesión en su cuenta de usuario, no cuando se inicia el sistema. Pero algunos servicios en segundo plano (en Windows) o daemons (en Linux y macOS) se inician en segundo plano cuando se inicia el sistema.
El proceso de cierre también es bastante complicado. Esto es exactamente lo que sucede cuando apaga o cierra sesión en una PC con Windows.
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