Кто придумал число пи. История числа пи

Эта статья посвящена не правилам установки какой-либо операционной системы, а тем предварительным действиям, которые необходимо произвести с Вашим компьютером, чтобы иметь возможность установки нескольких операционных систем.

Не будем заострять внимание на необходимости установки нескольких операционных систем. Каждый руководствуется своими доводами.

Поэтому будем считать, что проблема обозначена: нам необходимо обеспечить мирное сосуществование нескольких операционных систем на одном компьютере. В силу несовместимости файловых систем, каждая из них должна жить в своем разделе на жестком диске. При этом видеть (либо не видеть) остальные разделы жесткого диска.

И для начала небольшой экскурс в принципы хранения информации на жестком диске вообще.

Как хранится информация на жестком диске?

Жесткий диск, как и всякое другое блочное устройство, хранит информацию фиксированными порциями, которые называются блоками. Блок является наименьшей порцией данных, имеющей уникальный адрес на жестком диске. Обмен информацией с жестким диском предполагает указание этого адреса в качестве параметра команды, выдаваемой контроллеру. Размер блока со временем стал стандартным для всех жестких дисков — 512 байт.

Для организации систем дисковое адресное пространство блоков разделяется на части, называемые разделами (partitions). Разделы полностью подобны целому диску в том, что они состоят из смежных блоков. Благодаря такой организации для описания раздела достаточно указания начала раздела и его длины в блоках. Разделы являются контейнерами всего своего содержимого. Этим содержимым является, как правило, файловая система. Под файловой системой с точки зрения диска понимается система разметки блоков для хранения файлов. После того, как на разделе создана файловая система и в ней размещены файлы операционной системы, раздел может стать загружаемым. Загружаемый раздел имеет в своем первом блоке небольшую программу, которая производит загрузку операционной системы.

Диск разбивается на разделы программным путем. То есть вы можете создать произвольную конфигурацию разделов. Информация о разбиении диска хранится в самом первом блоке жесткого диска, называемым главной загрузочной записью (Master Boot Record (MBR)).

Исторически сложилось, что диск может быть разделен на четыре раздела с целью изолировать разные операционные системы, если таковые появятся. Точнее, MBR содержит таблицу, в которой могут быть описаны четыре раздела. Только один из четырех разделов имеет право быть помеченным как активный, что будет означать, что код загрузки должен загрузить в память первый сектор именно этого раздела и передать туда управление.

Решение

Отвечая на вопрос вынесенный в название статьи, приходим к выводу: чтобы установить на компьютер несколько операционных систем с разными файловыми системами нам необходимо поделить диск на разделы. Отформатировать каждый в соответствии с требованиями операционных систем. Установить операционные системы, каждую в свой раздел. Установить менеджер загрузок операционных систем. Который будет определять какой раздел загрузочный и запускать соответствующую операционную систему.

Как это сделать?

Все современные операционные системы содержат программы разбивки диска на разделы. В DOS и Windows это — FDISK.EXE. Но эти программы не дружат с инородными файловыми системами. То есть с помощью FDISK от Windows Вы сможете создать раздел только с Windows-совместимой файловой системой (FAT16, FAT32), а для Linux нет. Сами файловые системы этими программами не создаются в принципе (необходимо форматирование), но они ставят метку в MBR о типе файловой системы. И FDISK от Windows ставит только метки FAT(16/32). Но этот тип может быть неподдерживаемым устанавливаемой операционной системой. Хотя на FAT16, кажется, устанавливаются все системы. Кроме того с помощью FDISK от Windows можно создать только два раздела «Primary DOS partition» и «Extended DOS partition». Первый из них (primary) — это обычный досовый диск C:. Второй — это контейнер логических дисков. Которые в нем болтаются в виде цепочки подразделов. Хотя не запрещено создавать несколько Primary DOS partition, важно чтобы загружаемым был только один из них. Еще более важно то, что если у Вас уже есть раздел с инородной файловой системой, то FDISK от Windows может его просто не увидеть. И в случает модернизации MBR с помощью этой программы раздел с чужой файловой системой может быть потерян. Несколько лучше дела с программами типа FDISK у других операционных систем. Они имеют представление о FAT(16/32), но часто ничего не знают о какой-нибудь другой экзотике вроде себя. Поэтому пользоваться такими программами, при наличии нескольких разделов с разными несовместимыми файловыми системами, следует очень осторожно. А лучше вообще их не трогать, а воспользоваться универсальными программами разбивки. (Перечислять их не буду, так нашел универсальное средство — FDISK и менеджер загрузки операционных систем в одном флаконе. О котором ниже.)

Отметим еще одно важное обстоятельство. Когда на чистый жесткий диск устанавливается DOS, то при загрузке нет никаких альтернатив в выборе операционных систем. Поэтому загрузчик выглядит весьма примитивно, ему не надо спрашивать у пользователя, какую систему тот хочет загрузить. С желанием иметь сразу несколько систем возникает необходимость заводить программу, позволяющую выбирать систему для загрузки. В случае OS/2 предлагается ставить Boot Manager, который умеет выбирать системы, но он занимает один цилиндр диска и один раздел в таблице разделов. В более общем случае можно поставить System Commander, но эта программа тоже довольно громоздка и, что более критично, она располагается в разделе DOS, что может привести к печальным последствиям в случае вирусов или просто сбоев в файловой системе DOS.

Универсальное средство

Более года назад я нашел в интернете очень мощное универсальное средство, которое сочетает в себе менеджер загрузки со встроенным редактором диска и утилитой типа FDISK — Это SyMon — System Monitor (Монитор Операционных Систем).

Монитор представляет собой программу, позволяющую организовывать на диске до 36 разделов и размещать в них до 20 операционных систем. Как уже было сказано ранее, основным препятствием для подобных улучшений является проблема сохранения совместимости с существующим программным обеспечением. Первое, чего требует совместимость, — это представление всего четырех разделов в таблице, находящейся в MBR. Снятие этого ограничения осуществляется путем организации внутренней таблицы разделов, принадлежащей исключительно монитору и неизвестной другим программам. Поскольку все существующие операционные системы изначально рассчитаны на совместимость с таблицей разделов, находящейся в MBR, то они не занимают более четырех разделов. Учитывая это обстоятельство, можно использовать все разделы из внутренней таблицы монитора, выбирая, однако, для каждой операционной системы любые четыре из них. Таким образом, для монитора описание операционной системы заключается в указании разделов, которые должны быть помещены в MBR и указания активного раздела, с которого надо производить загрузку. Для организации и содержания 36 разделов монитор имеет встроенные мощные средства. Эти средства доступны вам всегда, независимо от того, какими операционными системами вы предпочитаете пользоваться. К этим средствам относятся: редактор разделов и автопоиск разделов. Монитор размещается на нулевой дорожке жесткого диска, которая для современных жестких дисков составляет ~32K. Эта дорожка не используется, так как ее первый блок — это MBR, и поэтому он не может принадлежать какому-либо разделу. Разделы принято выравнивать на границу цилиндров. В случае нулевого цилиндра это невозможно из-за MBR, но жертвовать целым цилиндром слишком накладно, поэтому самый первый раздел на диске начинается с первой дорожки, оставляя нулевую дорожку свободной. Это позволяет разместить на ней монитор без ущерба для уже установленных операционных систем. В соответствии с требованиями совместимости таблица разделов для MBR компонуется всякий раз при старте операционной системы. То есть каждый раз происходит запись первого блока диска. Если в вашем биосе стоит защита от вирусов, то она выдаст предупреждение. Разумеется, такое предупреждение, выдаваемое каждый раз при запуске любой системы, очень быстро вам надоест. Поэтому эту защиту лучше отключить. Это не сильно ослабит иммунитет вашего компьютера, потому что поврежденный вирусом монитор просто не заработает и физически не даст вам загрузить системы, которая могла бы стать жертвой вируса. После старта монитор предоставляет вам меню для выбора операционной системы. Помимо загрузки операционной системы можно выбрать также загрузку с дискеты или другого жесткого диска. На компьютерах с ATX блоком питания можно также выключить питание компьютера, что иногда бывает весьма удобно. Выбор из меню является повседневной операцией каждого пользователя. Но помимо выбора операционной системы можно воспользоваться любым из инструментов монитора. К ним относятся:

Редактор разделов (FDISK)
Редактор диска
Автопоиск разделов
Установка пароля на доступ к инструментам

Некоторые замечания

Начинающим мультисистемщикам следует знать, что BIOS видит только первые 8 ГБ Вашего жесткого диска. Для работы с дисками большего объема все современные системы уже не пользуются BIOS’ом, а используют собственные драйвера для работы с дисками. Поэтому ограничение в 8ГБ на них не распространяется. Но следует понимать, что прежде чем система сможет использовать собственный драйвер, она должна как минимум его загрузить. Поэтому на этапе начальной загрузки любая система вынуждена пользоваться BIOS’ом. Это и вызывает ограничения на размещение многих систем за пределами 8ГБ, они не могут оттуда загружаться, но могут читать и писать туда информацию. То есть загрузочный раздел должен находится в пределах первых 8 ГБ. А MS-DOS вообще может запускаться только из первых 2 ГБ!

Операционные системы пользуются таблицей разделов при подключении файловых систем. И для большинства из них существует проблема подключения фаловых систем, расположенных на разделах, которые не удалось описать в этой таблице. Происходит это, к примеру, при попытке использования более четырех разделов одновременно.

Описываемый, Монитор Операционных Систем, создает собственные дополнительные таблицы. Используя которые, вышеуказанная проблема может быть решена для некоторых операционных систем. На сайте поддержки SyMon , содержится специальная утилита для операционной системы QNX.

Где взять?

SyMon существует в двух версиях Lite и Pro. Различаются наличием редактора диска. В интернете версии весят чуть более 60 и 90 кБ соответственно. Он бесплатен, имеет русский интерфейс и подробную документацию. Закачать его можно по адресу http://symon.ru .

Впечатления от использования

Все задачи и проблемы связанные с использованием нескольких операционных систем на одном компьютере эта утилита решает полностью. Я пользуюсь ей более года. Проблем не было никаких. Хорошая документация на русском языке, которая содержит не только информацию по программе, но и обширные дополнительные сведения. Важным считаю размещение этой утилиты полностью на нулевой дорожке, то есть абсолютная независимость от остального содержимого диска, читай установленных операционных систем.

P.S. При подготовки этой статьи была использована документация программы.

MultiBoot – программа, восстанавливающая загрузчик операционной системы. По сути это графическая оболочка для системных утилит BcdBoot, BcdEdit и BootSect.

Достаточно скачать бесплатно MultiBoot, чтобы спасти систему, если она не загружается после установки более старой системы. Такое постоянно происходит, если пользоватеть устанавливает Windows XP параллельно Vista или Seven. Загрузчик более новой ОС просто стирается и кажется, будто вот он, конец. Но MultiBoot поможет избежать проблем. С его помощью можно организовать возможность загрузки одной из нескольких систем на выбор.

Программа MultiBoot просто-напросто восстанавливает нужную запись в загрузчике, что позволяет и далее использовать ранее установленную систему параллельно с вновь установленной. Конечно, не обошлось и без стандартных настроек экрана загрузки системы: выбор системы по умолчанию, таймаут для выбора, порядок отображения операционных систем.

Это простой и удобный способ настроить загрузчик без специальных знаний по синтаксису языка ini-файлов. Проблемы с загрузкой теперь может решить даже новичок, не знающий в принципе, какие файлы отвечают за это. Не важно, чем вызваны неполадки, MultiBoot поможет их решить.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

Диск, на котором находятся файлы ОС и с которого производится ее загрузка, называется системным .
Программы могут выполняться, только если они находятся в оперативной памяти, поэтому файлы ОС необходимо загрузить в оперативную память.
После включения компьютера производится загрузка ОС с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполняться в соответствии с программой загрузки – загрузчика ОС.
Поэтапно загрузку ОС можно представить следующим образом:
В компьютере находится ПЗУ, содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки ОС, которые называются BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода). После включения компьютера эти программы начинают выполняться. Причем информация о ходе этого процесса высвечивается на экране дисплея. Сначала производится тестирование и настройка аппаратных средств, затем начинается загрузка ОС. На этом этапе процессор обращается к диску и ищет в 1 секторе диска наличие небольшой программы-загрузчика Master Boot .

Master Boot ищет на диске основной загрузчик Boot Sector , загружает его в память и передает ему управление. Boot sector (сектор начальной загрузки) – часть диска, зарезервированная для программы самозагрузки ОС. В этом секторе обычно содержится короткая программа на машинном языке, которая загружает ОС.
Далее основной загрузчик ищет остальные модули операционной системы и загружает их в оперативную память.
После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору. В случае использования интерфейса командной строки на экране появляется приглашение системы, в противном случае загружается графический интерфейс.
В зависимости от вида ОС, процесс ее загрузки будет отличаться. В состав ОС обязательно входят файлы, отвечающие за процесс загрузки. Рассмотрим «работу» файлов в процессе загрузки Windows XP .

Начальная фаза загрузки.
Выбор системы.
Определение «железа».
Выбор конфигурации.

В начальной фазе NTLDR переключает процессор в защищенный режим. Затем загружает соответствующий драйвер файловой системы для работы с файлами любой файловой системы, поддерживаемой XP (FAT-16, FAT-32 и NTFS).

Если в корневой директории есть BOOT.INI, то его содержание загружается в память. Если в нем есть записи более чем об одной операционной системе, NTLDR останавливает работу — показывает меню с выбором и ожидает ввода от пользователя определенный период времени.

Если такого файла нет, то NTLDR продолжает загрузку с первого раздела, первого диска, обычно это C:\.
Если в процессе выбора пользователь выбрал Windows NT, 2000 или XP , то проверяется нажатие F8 и показ соответствующего меню с опциями загрузки.
После каждой удачной загрузки XP создает копию текущей комбинации драйверов и системных настроек известную как Last Known Good Configuration. Этот коллекцию можно использовать для загрузки в случае если некое новое устройство внесло разлад в работу операционной системы.

Если выбранная операционная система XP, то NTLDR находит и загружает DOS программу NTDETECT.COM для определения «железа», установленного в компьютере. NTDETECT.COM строит список компонентов, который потом используется в ключе HARDWARE ветки HKEY_LOCAL_MACHINE реестра.

Если компьютер имеет более одного профиля оборудования программа останавливается с меню выбора конфигурации. После выбора конфигурации NTLDR начинает загрузку ядра XP (NTOSKRNL.EXE). В процессе загрузки ядра (но перед инициализацией) NTLDR остается главным в управлении компьютером. Экран очищается и внизу показывается анимация из белых прямоугольников. Кроме ядра загружается и слой Hardware Abstraction Layer (HAL.DLL), для того чтобы ядро могло абстрагироваться от «железа». Оба файла находятся в директории System32.

NTLDR загружает драйвера устройств, помеченные как загрузочные. Загрузив их, NTLDR передает управление компьютером дальше. Каждый драйвер имеет ключ в HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\Services. Если значение Start равно SERVICE_BOOT_START, то устройство считается загрузочным. Для каждого такого устройства на экране печатается точка.

NTOSKRNL в процессе загрузки проходит через две фазы — так называемую фазу 0 и фазу 1. Первая фаза инициализирует лишь ту часть микроядра и исполнительные подсистемы, которая требуется для работы основных служб и продолжения загрузки. Фаза 1 начинается когда HAL подготавливает систему для обработки прерываний устройств. Если на компьютере установлено более одного процессора, они инициализируются. Все исполнительные подсистемы реинициализируются в следующем порядке: Object Manager, Executive, Microkernel, Security Reference Monitor, Memory Manager, Cache Manager, LPCS, I/O Manager, Process Manager.

Инициализация Менеджера ввода/Вывода начинает процесс загрузки всех системных драйверов. С того момента где остановился NTLDR загружаются драйвера по приоритету. Сбой в загрузке драйвера может заставить XP перезагрузиться и попытаться восстановить Last Known Good Configuration. Последняя задача фазы 1 инициализации ядра — запуск Session Manager Subsystem (SMSS). Подсистема ответственна за создание пользовательского окружения, обеспечивающего интерфейс NT. SMSS работает в пользовательском режиме, но в отличии от других приложений SMSS считается доверенной частью операционной системы и «родным» приложением (использует только исполнительные функции), что позволяет ей запустить графическую подсистему и login. SMSS загружает win32k.sys — графическую подсистему. Драйвер переключает компьютер в графический режим, SMSS стартует все сервисы, которые должны автоматически запускаться при старте. Если все устройства и сервисы стартовали удачно, процесс загрузки считается удачным и создается Last Known Good Configuration.

Процесс загрузки не считается завершенным до тех пор, пока пользователь не залогинился в систему. Процесс инициализируется файлом WINLOGON.EXE, запускаемым как сервис и поддерживается Local Security Authority (LSASS.EXE), который и показывает диалог входа в систему. Это диалоговое окно показывается примерно тогда, когда Services Subsystem стартует сетевую службу.