PDF-Datei - Windows XP für Senioren

T331 Windows XP Hilfethema / 3. Systemsteuerung und Computerverwaltung /
3.3 Der Startprozess bei Windows - neu bearbeitet von Eberhard Thieme im August 2012
3.31 Startprozess Windows XP
Die meisten Störungen von Windows XP stellen sich während des Startprozesses ein. Für die Fehlersuche ist deshalb ein gutes Wissen über die Vorgänge beim Start des Betriebssystems nützlich.
Hier soll jedoch nicht die Fehlersuche behandelt, sondern Wissen über die Vorgänge vermittelt werden, die während des Systemstarts ablaufen.
Vor dem Laden der ersten Datei des Betriebssystems ist bereits mit dem Einschalten des Computers, ein umfangreicher Prozess abgelaufen, der auch noch nicht zu Ende ist, wenn die DesktopOberfläche mit dem Windows XP Willkommens-Logo erscheint. In diesen minutenlangen Prozessablauf sind Hunderte von Operationen notwendig.
Motherboard und BIOS
Wenn der PC nicht bootet, gibt es viele Ursachen. Es kann bereits am Motherboard liegen, weil irgend ein Chip seine Aufgaben nicht erfüllt – Hardwareprobleme, auf die eine Bildschirmanzeige hinweist, ein defektes Netzteil, das seinen Dienst aufgegeben hat. Pieptöne zeigen an, dass das BIOS
gestört ist. Auch auf diese Signale sollte geachtet werden. Über Funktionen des BIOS kann im Thema
3.34 Das BIOS nachgelesen werden. Das BIOS hat die Aufgabe, Hardware zu überprüfen, den Arbeitsspeicher (RAM) zu testen, Ressourcen zu verteilen und, gemäß der im BIOS eingestellten Priorität (Reihenfolge) die mit HD (harddrive) bezeichnete Festplatten-Partition mit einem hexadezimal codierten Boot-Record anzusteuern, der sich im ersten Sektor der primären Partition der Festplatte HD-0
(Disk 0) befindet und Bestandteil des Master Boot Records (MBR) ist. Ein Boot-Record kann sich auch
auf einer CD/DVD in einem ROM-Laufwerk, einer Diskette oder auch auf einem USB-Stick befinden,
der jedoch anders konfiguriert ist.
Start des Bootprozesses
Hier soll der Ablauf der ersten Sekunden des Startprozesses dargestellt werden. Eine ausführliche
Beschreibung der Funktionsweise der Komponenten (Treiber und Dienste) des Startprozesses erfolgt
im Thema 3.32 Windows XP Systemkern wird geladen.
Master Boot Record (MBR)
Der Master Boot Record (MBR) enthält den Bootloader (Urloader oder Boot-Record), die PartitionsTabelle (Partition Boot Record = PBR) mit Zahl und Typ der Partitionen, sowie die Signaturen der
Festplatte und besteht aus einem Code von 516 Byte in hexadezimalen Zeichen, der für den normalen
Benutzer nicht zugänglich ist. Selbst startende (bootable) CD/DVD, USB oder Disketten haben keinen
diesbezüglichen MBR. Hier wird der erste Datenblock als Bootsektor oder auch als Boot-Record bezeichnet.
Betriebssysteme müssen nicht auf der gleichen Partition installiert werden, auf der sich der MBR
befindet. (Bei Windows Vista gibt es beim Systemstart einen anderen Prozessverlauf.)
Der MBR hat folgende Aufgaben zu erfüllen:
Die vorhandenen Dateisysteme (FAT32, NTFS) und die Partitionen festzustellen,
den Bootsektor zu initialisieren, der das Betriebssystem startet,
sich selbst und die bootfähigen Systemdateien in den Arbeitspeicher (RAM) einzutragen,
um von dort aus weiter wirken zu können,
dem Prozessor (CPU) das Bootsektor-Dateisystem mitzuteilen,
Außerdem enthält der MBR Signaturen, die Fehler im Bootprozess (Error: Missing Operating System, u.a.) auf dem Bildschirm anzeigen und somit die Fehlersuche erleichtern.
Laden des Bootsektors - NT-Loader
Der MBR aktiviert unter Einbeziehung der PBR den Bootsektor im Hauptverzeichnis (C: Root) mit
der Systemdatei ntldr (New Technology Loader, auch NT-Loader genannt). Die ntldr (ohne Erweiterung) ist die wichtigste Datei für den Startprozess. Wenn sie fehlt, findet kein Systemstart statt (Anzeige: ntldr nicht gefunden.)
3.31 Startprozess Windows XP - Seite 2
Der NT-Loader leitet den Systemstart ein:
Er lädt das Hilfsprogramm ntdetect.com, das Basisinformationen über die Hardware-Ressourcen
enthält. Dieses informiert und lädt
•
die Einstellungen, wie etwa Uhrzeit und Datum,
•
den Typ des Bussystems und periphere Geräte, Grafikkarten, Tastatur.
•
die Kommunikationsanschlüsse,
•
die Festplatten und Diskettenlaufwerke,
•
die Input-Geräte wie beispielsweise Mäuse,
•
die Parallel-Anschlüsse und Geräte, die an USB angeschlossen sind.
Danach wird der weitere Systemstart vom NT-Loader fortgesetzt:
er liest die Systemdatei boot.ini, (Thema 3.36)
zeigt die Bootauswahl an (z. B. bei mehreren Betriebssystemen),
lädt die hal.dll (Hardware Abstraktion Layer) des jeweiligen Betriebssystems in den RAM,
liest die Registry-Einträge des Schlüssels HKEY_LOKAL_MACHINE\SYSTEM,
legt den Speicherbereich der Auslagerungsdatei (Pagefile) fest,
lädt weitere Basistreiber (ntoskrnl.exe, pciidex.sys, intelide.sys u.a. wichtige Dienste),
übergibt die weitere Operation des Systemstarts an die Kernsystemdatei ntoskrnl.exe.
In der ersten Phase des Startprozesses, die als Real Modus bezeichnet wird (auch DOS-Basis genannt, obwohl sie nicht als DOS alten Stils aufzufassen ist). Es werden fehlende oder beschädigte
Systemdateien (z. B. ntldr, hal.dll) mit weißer Schrift auf schwarzem Bildschirm angezeigt. Es ist noch
möglich, das System im „Abgesicherten Modus“ [F8] (Thema 3.23) zu starten, jedoch nicht, wenn der
NT-Loader (ntldr) fehlt. Im „Abgesicherten Modus“ kann die Option der Startprotokollierung aktiviert
werden. Dieses Protokoll wird im Windows-Verzeichnis als ntbtlog.txt gespeichert und kann mit einem
Editor geöffnet werden. Dort sind alle geladenen und auch die nicht geladenen Treiber aufgelistet.
Beim Startprozess sind bis jetzt weniger als 20 Sekunden vergangen.
Start der Basis des Betriebssystems
Die Konfiguration des Betriebssystems erfolgt auf der Basis des Systemkerns, dem Herzstück des
Betriebssystems (ntoskrnl.exe - kernel – auf deutsch: Kern). Es erfolgt mit der Initialisierung von
ntoskrnl.exe der Übergang zur zweiten Phase des Startprozesses, dem Protected Modus. Damit ist
der direkte Zugriff von Software auf Hardwarekomponenten nicht mehr möglich. Das heißt, dass die
Konfiguration der Zugriffsberechtigungen (IRQ – Interupts) durch das Betriebssystem gesteuert wird.
Der Systemkern übernimmt und verwaltet folgende Operationen (s.a. Thema 3.32 Windows Systemkern wird geladen):
•
Die in der Datei hal.dll enthaltenen Informationen für die Konfiguration der im jeweiligem
Computer installierten Hardwareumgebung werden initialisiert,
• die Kernel-Subsysteme. wie Session-Manager, Checkdisk werden geladen und initialisiert,
• nach dem Laden der Registry wird der Registry-Schlüssel
HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services ausgelesen und die dort
verzeichneten Dienste und Treiber entsprechend der gegebenen Rangfolge (siehe
ntbtlog.txt) initialisiert,
• die im Prefetch gespeicherten Dateien werden in den Arbeitsspeicher geladen (systemgesteuerte optimale Speicherung häufig gebrauchter Dateisysteme im Ordner Windows\prefetch auf der Festplatte),
• laden der Auslagerungsdatei (Pagefile),
• laden der letzten Einstellung des Monitors,
• laden der Autostartprogramme und automatisch startenden Dienste,
• laden der Desktopoberfläche, des Windows Explorers (Shell)
• laden der Winlogon.exe und Anzeige des Willkommensbildschirms.
Der Kern des Betriebssystems kommuniziert mit der hal.dll (Hardware Abstraktion Layer), in der
sich der Code für die Zusammenarbeit zwischen Hardware und Betriebssystem befindet. Es ist möglich, dass Treiber und Dienste Systemdateien fehlen, überschrieben oder beschädigt sind. Ist dies der
Fall, kann es Probleme geben, die typisch mit STOP ERROR oder gar mit dem gefürchteten Blue
Screen of Death (Blauer Bildschirm mit STOP) angezeigt werden. Mit dem Öffnen des Willkommensbildschirms und der Anzeige des Benutzerdisplays ist zwar der Bootprozess nach etwa 30 bis 50 Sekunden abgeschlossen, jedoch das Betriebssystem noch nicht arbeitsfähig. Erst nach dem Laden der
Benutzereinstellungen (Thema 2.5) kann mit dem Betriebssystem endlich gearbeitet werden.
Das dauert auch noch einmal 10 bis 20 Sekunden.