El Proceso de arranque de una PC (Computadora Personal)

Nota: Hace (18 años), Septiembre 1.995, se
publicó este Artículo: "El proceso de
arranque de una PC", está información
quedará para la historia y evolución de la
Computadora Personal, los especialistas en el área de la
Computación deben discernir si el proceso de arranque de
una PC continúa siendo igual como hace décadas o si
actualmente (Octubre 2013) las nuevas tecnologías han
transformado el proceso de arranque en algo novedoso. En fin este
documento es histórico, para no perder su memoria –
histórica se envía a www.monografias.com para su
validación.

Cuando su computadora personal está apagada, es
simplemente una colección muerta de metal,
plástico, filamentos metálicos y pequeños
pedazos de silicio. Cuando usted presiona el botón de
encendido, una pequeña carga de electricidad –de
apenas unos 5 Voltios-inicia una cadena de eventos que
mágicamente le da vida a lo que de otra forma sería
un pisapapeles gigante.

No obstante, aún con ese toque de vida, al
principio la PC es más bien un poco estúpida. Tiene
un sentido primitivo de sí misma cuando revisa las partes
que tiene instaladas y que están trabajando, como un
paciente que despierta de un estado de coma y se revisa para ver
si tiene todas sus extremidades y si todos sus miembros
todavía funcionan. Pero aparte de hacer inventario de
sí misma, la recién despertada PC todavía no
puede hacer nada realmente útil, mucho menos, algo que
nosotros consideremos inteligente.

En el mejor de los casos puede buscar inteligencia
–en la forma de un sistema operativo que le dé
estructura a la primitiva existencia de la PC. Luego viene una
verdadera educación en forma de software de
aplicación- programas que le dicen cómo hacer las
tareas más rápido y más acertadamente de lo
que nosotros mismos pudiéramos, o sea, un estudiante que
espera a su maestro.

Pero no todo tipo de computadora tiene que sufrir este
tortuoso renacimiento cada vez que la encienden. Diariamente
usted encuentra computadoras que cobran vida totalmente formadas
desde el instante en que se encienden. Quizás no las
considera computadoras, pero son: Las calculadoras, el encendido
electrónico de su carro, el cronómetro de su horno
micro-ondas y el inentendible control remoto programador de su
VHS. La diferencia entre estas computadoras y la que usted tiene
sobre su escritorio es la circuitería. Las computadoras
construidas para realizar una sola tarea –son muy
eficientes haciendo esa tarea- están programadas en la
circuitería. Pero eso significa que son más idiotas
que sabias.

Lo que hace que su PC sea un dispositivo tan milagroso
es que cada vez que usted la enciende, es una mente abierta,
capaz de hacer cualquier cosa que su creatividad –o,
más usualmente, la creatividad de los programadores
profesionales- pueda imaginar que haga. Es una calculadora, el
lienzo de un artista, una máquina de escribir
mágica, un contador infalible y un anfitrión de
otras herramientas. Para transformarse de una persona a otra
solamente requiere activar algunos de los microscópicos
conmutadores internos de los microchips, tarea realizada al
escribir un comando en la señal del indicador de DOS o al
hacer clic con su mouse en algún icono de la
pantalla.

Esta inteligencia es frágil y de corta
duración. Todos esos millones de
microscópicos conmutadores están apagándose
y prendiéndose constantemente en el tiempo para mezclar
flujos de electricidad. Tomo lo que se necesita es una
instrucción errante o una lectura errónea de un
solo conmutador para enviar este humanoide maravillosamente
inteligente a un estado catatónico. O desactivar el
botón de encendido y lo que era una pujante vida
artificial morirá sin emitir ni un solo
lamento.

Luego, la próxima vez que la encienda, el
nacimiento comenzará de nuevo.

Cómo
funciona el POST

Cuando usted presiona el botón de encendido de su
PC, parece que nada ocurriera durante varios segundos. En
realidad, su computadora está pasando a través de
una complicada serie de operaciones para asegurarse de que todos
sus componentes están trabajando apropiadamente y para
advertirle si algo anda mal. Esta operación es el primer
paso en un proceso, aún más complicado, denominado
el arranque. El término viene de la palabra
"bootstraps" del inglés, que quiere decir
levantarse por sus propios esfuerzos. En una PC, es necesario
porque la máquina debe tener alguna forma de darle vida a
todos sus componentes el tiempo suficiente como para que puedan
alcanzarla meta común de cargar un sistema
operativo.

Luego, el sistema operativo se encarga de tareas
más complicadas que el código de arranque no puede
manejar, entre esas, hacer que el hardware de la PC
interactúe con el software.

Pero incluso antes de que su PC pueda cargar un sistema
operativo, ésta tiene que asegurarse de que todos sus
componentes están funcionando, y de que la CPU (Central
Processing Unit: Unidad Central de Procesamiento) y la
memoria están funcionando adecuadamente. Este es el
trabajo del POST (Power-On Self Test: Autoverificación
de Encendido).

El POST es lo primero que su PC hace cuando usted la
enciende y es el primero en avisarle si hay problema con alguno
de los componentes. Cuando el POST detecta un error de la
pantalla, de la memoria, del teclado o de otro componente
básico, produce una advertencia de error en forma de
mensaje en pantalla y –en el caso de que ésta se
aparte del problema- en forma de una serie de pitidos.
Normalmente ni los pitidos ni los mensajes de pantalla son lo
suficientemente específicos para decirle exactamente lo
que está mal.

Todo lo que tratan de hacer es orientarle en la
dirección general del componente que tiene problemas. Un
solo pitido acompañado de una pantalla del usual indicador
de DOS significa que todos los componentes han pasado el POST.
Pero cualquier otra combinación de pitidos cortos o largos
por lo general significa problemas. Incluso que no suene un
pitido en absoluto indica un problema. (Ver tabla).

Sin embargo, que no aparezca un mensaje ni ocurre un
pitido de error, no significa que todos los componentes de
hardware de su sistema están funcionando como
deberían. El POST es capaz de detectar sólo los
tipos de error más generales. Puede indicarle si un disco
duro que se supone debería estar instalado no lo
está, pero no puede decirle si hay problemas con el
formato de la unidad.

En resumen, el POST pareciera no ser extremadamente
útil. Ello se debe a que la mayoría de las PCs
funcionan tan confiablemente que sólo rara vez algo activa
una alarma del POST. Los beneficios del POST son sutiles, pero
fundamentales. Sin él, usted nunca podría estar
seguro de la capacidad de su PC para realizar sus tareas en forma
confiable y precisa.

Ficha Técnica

El POST

1.- Cuando usted enciende su PC, una señal
eléctrica sigue una vía programada hacia la CPU
para limpiar los datos residuales de los registros internos de
memoria del chip. La señal inicializa con una
dirección específica un registro de la CPU
denominado el contador de programa. En el caso de los ATs y
computadoras posteriores, esta dirección es la F000.El
número del contador de programa le indica a la CPU la
dirección de la próxima instrucción que debe
procesar. En este caso, la dirección es el comienzo de un
programa de arranque almacenado en la dirección F000 en un
conjunto de chips ROM [Read Only Memory: Memoria de Sólo
Lectura] que contienen el BIOS [Basic Input/Output System:
Sistema Básico de Entrada/Salida].

2.- La CPU usa la dirección para encontrar e
invocar al programa de arranque del ROM BIOS, que a su vez llama
una serie de verificaciones del sistema, conocidas como
autoverificaciones de encendido, o POSTs. Primero la CPU se
revisa a si misma y al programa del POST leyendo el código
de varias posiciones y comparándolo con un registro
idéntico permanente.

3.- La CPU envía una señal sobre el bus
del sistema –el circuito que conecta todos los componentes
entre sí para asegurarse de que todos están
funcionando.

4.- En las PCs viejas que contienen un núcleo del
lenguaje de programación BASIC en ROM, esa sección
de código se revisa mientras la CPU verifica el
temporizador del sistema, que es el responsable de asegurarse de
que las operaciones de la PC funcionen en forma ordenada y
sincronizada.

5.- El procedimiento del POST evalúa la memoria
contenida en la tarjeta de video y las señales de video
que controlan la pantalla. Luego hace que el BIOS de la tarjeta
se codifique como una parte del BIOS general del sistema y de la
configuración de memoria. Es en este punto que usted
verá por primera vez que algo parece en el monitor de su
PC.

6.- El POST corre una serie de pruebas para garantizar
que los chips de RAM están funcionando adecuadamente. La
CPU escribe datos a cada chip, luego los lee y compara lo que lee
con los datos que había enviado a los chips. Se muestra en
pantalla un conteo de la cantidad de memoria que se ha verificado
durante esta prueba.

7.- La CPU verifica que el teclado esté conectado
apropiadamente y revisa si se han presionado teclas.

8.- El POST envía señales sobre rutas
específicas en el bus a todas las unidades de disco
conectadas y espera una respuesta para determinar qué
unidades están disponibles.

9.- Los resultados de las pruebas del POST se comparan
con el registro de un chip CMOS específico que es el
registro oficial de los componentes instalados. CMOS es un tipo
de chip de memoria que mantiene los datos después de
apagado el equipo, todo mientras reciba un flujo de electricidad
proveniente de una batería o una pila. Cualquier cambio en
la configuración básica del sistema debe grabarse
en los datos del CMOS en todas las PCs que incluyan esta
función (sólo la PC original y las computadoras
tipo XT no usan CMOS).

10.-En sistemas que contienen componentes que poseen sus
propios BIOS, como ciertas tarjetas controladoras de disco, ese
código del BIOS es reconocido e incorporado como parte del
propio BIOS del sistema y uso de memoria. A partir de este
momento, la PC está lista para el siguiente paso del
proceso de arranque. Cargar un sistema operativo de
disco.

Cómo
funciona el arranque de Disco

Una computadora personal no puede hacer nada útil
a menos que esté corriendo un sistema
operativo: El software que permite que la PC use otro
software . Pero antes de que pueda correr un sistema operativo,
necesita cargar de alguna manera el sistema operativo desde un
disco a la RAM [Random Acces Memory: Memoria de Acceso
Aleatorio]. Esta forma es mediante el arranque
("bootstrap" en inglès) una pequeña
cantidad de código que permanentemente forma parte de la
PC.

El bootstrap [que en inglés
quiere decir "arrancar por sus propios medios"] es una
denominaciónm adecuada porque la PC hace algo totalmente
por sí sola, sin ningún sistema operativo externo.
Por supuesto, la operación de arranque no hace mucho. De
hecho, tiene sólo dos funciones: Una es correr el POST
[Power-On Self Test: Autoverificación de Encendido] y
las otra es buscar una unidad de disco en la que resida un
sistema operativo. Cuando se termina de ejecutar funciones, la
operación de arranque comienza a leer los archivos del
sistema operativo para copiarlos en la RAM.

¿Por qué las PCs usan un arranque tan
indirecto? ¿Por qué no sencillamente hacen que el
sistema operativo sea parte de la PC? Algunas computadoras
especializadas o de bajo nivel hacen esto. Las primeras
computadoras que normalmente se usaban para videojuegos, como la
Atari 400 y la 800, y la vieja computadora de mano (palmtop)
Hewlett-Packard LX95 tienen un sistema operativo permanente. La
LX95 hasta incluye un programa de aplicación, Lotus 1-2-3,
en un microchip especial. Pero en la mayoría de los casos,
el sistema operativo se carga desde un disco por dos
razones:

Es más simple actualizar el sistema operativo
cuando se carga desde un disco. Cuando una compañía
como Microsoft –que hace el MS-DOS, el sistema operativo de
PC más comúnmente usado- quiere añadir
nuevas funciones o arreglar serios problemas, sencillamente tiene
que liberar un nuevo conjunto de discos. Algunas veces todo lo
que se necesita es un solo archivo que arregla un error del
sistema operativo. Para Microsoft es más barato distribuir
DOS en diskettes que diseñar un microchip que contenga el
sistema operativo. Y para los usuarios de computadoras es
más fácil instalar un nuevo DOS desde diskettes que
desmontar un chip para colocar otro.

La segunda razón para cargar un sistema operativo
desde disco es que le da a los usuarios la posibilidad de escoger
el sistema operativo. Aunque la mayoría de PCs basadas en
microprocesadores construidos por Intel usan MS-DOS, hay otros
sistemas operativos alternativos, como OS/2 y Unix. En algunas
configuraciones de PC, usted incluso puede escoger cuál
sistema operativo usará cada vez que enciende la
computadora.

Proceso de Arranque

1.- Después de conducir el POST de todos los
componentes del hardware de la PC, el programa de arranque
contenido en los chips de ROM BIOS de la computadora revisa la
Unidad A para ver si tiene un diskette formateado. Si existe, el
programa busca en posiciones específicas del diskette los
archivos que constituyen las dos primeras partes del sistema
operativo. Normalmente usted no ve estos archivos del sistema
porque cada están marcados como ocultos. En la
mayoría de las PCs, los archivos tienen en los nombres de
IO.SYS y MSDOS.SYS. En las computadoras IBM, los nombres
son IBMBIO.COM y IBMDOS.COM. Si la unidad de diskette
está vacía, el programa de inicio revisa la unidad
de disco C para ver si tiene los archivos del sistema. Si el
disco no contiene los archivos, el programa de inicio genera un
mensaje de error.

2.- Después de localizar un disco que posea los
archivos del sistema, el programa de inicio lee los datos
almacenados en el primer sector del disco y los copia en
posiciones específicas de la RAM. Esta información
constituye el registro de inicio (boot record)
del DOS. El registro de inicio siempre se encuentra en la misma
posición en cualquier diskette formateado. Ocupa
sólo 512 bytes, exactamente el código suficiente
para iniciar la carga de los dos archivos ocultos del sistema.
Después de que el programa de inicio del BIOS ha cargado
el registro de inicio en la dirección hexadecimal 7C00
de memoria, el BIOS pasa el control al registro de inicio
dando un salto a esa dirección.

Fuente de
Información

• Revista "Computación al
  Día", Venezuela, Septiembre 1.995.

Autor:

Edgar Alexander Tovar
Canelo