Booten

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Vereinfachtes Ablaufdiagramm des Bootvorgangs eines Linux kernel und init

Booten (englische Aussprache [ˈbuːtən]; von engl.: to boot), Hochfahren, Starten oder auch Urladen bezeichnet das Laden des Betriebssystems eines Computers, wie es in der Regel nach dem Einschalten erforderlich ist. Das Wort booten ist eine Kurzform von bootstrap loading, sinngemäß laden per Bootstrap.[1]

Der Bootprozess eines Computers verläuft in mehreren Stufen. Nach dem Einschalten wird zunächst ein einfaches Programm aus einem kleinen Festwertspeicher (ROM) gelesen. Dieses Programm erlaubt das Starten eines komplexeren Programms, das dann beispielsweise ein Betriebssystem startet. Bei frühen Computern war oftmals kein Festwertspeicher (ROM) vorhanden, hier musste die erste Stufe des Bootprozesses mittels Maschinenkonsole (Tastatur) von Hand in den Speicher geschrieben werden, damit das Betriebssystem dann von externen Speichergeräten eingelesen werden konnte. Auf allen aktuell gebräuchlichen Computern und computergesteuerten Geräten/Anlagen beginnt der Bootprozess automatisch nach dem Einschalten.

Während des Bootvorgangs zieht sich der Computer sozusagen wie Münchhausen an den eigenen Haaren aus dem Sumpf. Engländer versuchen dieses mit ihren Stiefelschlaufen (engl. bootstraps). Daher kommt der Begriff Booten.[2]

Großrechner[Bearbeiten]

Auf Großrechnern der Firma IBM wird der Bootvorgang traditionell Initial Program Load (IPL) genannt. Dieser Gebrauch des Begriffs Initial Program Load ist allerdings mittlerweile überholt, denn man ist dazu übergegangen, diesen Begriff für die erste Stufe der Ausführung eines mehrstufigen Bootladeprogramms zu verwenden.

Personal Computer (x86-Architektur)[Bearbeiten]

Beim Booten eines PCs beginnt der Prozessor mit der Abarbeitung des an einer festgelegten Speicheradresse im ROM abgelegten BIOS (bei neuen PCs oder Macs das EFI); dieses führt einen Test der angeschlossenen Geräte durch (POST) und untersucht Speichergeräte wie Diskettenlaufwerke, Festplatten oder CD-/DVD-Laufwerke etc. auf das Vorhandensein gültiger Bootsektoren. Die Suchreihenfolge, nach der auf diese Geräte zugegriffen wird, kann verändert werden.

Der Bootsektor einer Festplatte wird als Master Boot Record bezeichnet (MBR). In den Bootsektoren von Speichermedien wird durch die Installationsroutinen der Betriebssysteme oder auch bei der Installation von Bootmanagern ein ausführbarer Code (Computerprogramm) gespeichert.

Die Programmanweisungen aus dem jeweiligen Bootsektor veranlassen das Laden und Ausführen weiterer Software. Aufgrund seiner geringen Größe (Umfang 512 Bytes) kann der Code des Master Boot Record nur elementare Operationen ausführen. Er ist daher häufig sehr auf ein Betriebssystem abgestimmt oder als erste von mehreren Stufen eines komfortableren Bootmanagers anzusehen und lädt weiteren Code von anderer Stelle nach.

Intel hat mit PXE eine Methode spezifiziert, um PCs (IA-32) und Itanium-Rechner (IA-64) über ein Netzwerk booten zu können.

Varianten des Bootens[Bearbeiten]

Man unterscheidet zwischen:

Kaltstart
(engl. cold boot), bei dem der Rechner wie nach dem Einschalten der Betriebsspannung komplett von Null an hochgefahren wird (siehe auch Reset)
Warmstart
(engl. warm boot), bei dem insbesondere die Routinen zur Hardware-Initialisierung nicht ausgeführt werden. Je nach Rechnerarchitektur und Betriebssystem kann sich die Ausführung des Warmstarts stark unterscheiden. Beispielsweise bietet das Betriebssystem AmigaOS die Möglichkeit, aktuelle Daten in einer „resetfesten RAM-Disk“ über einen Warmstart zu erhalten. Bei PCs der x86-Architektur bedeutet dagegen jedes Booten den Verlust aller zu diesem Zeitpunkt im (flüchtigen) RAM befindlichen Daten.

Moderne Betriebssysteme bieten die Möglichkeit, den Startvorgang zu beschleunigen. Je nach Art des Herunterfahrens des Rechners lassen sich folgende Methoden unterscheiden:

Suspend to disk
Wird auch Ruhezustand oder Hibernating genannt. Vor dem Abschalten wird der komplette Speicherinhalt auf die Festplatte geschrieben und während des Bootvorgangs wieder in den Speicher zurückgeschrieben.
Suspend to RAM
Verwirrenderweise auch Standby-Modus genannt. Der Rechner wird nicht ausgeschaltet, aber alle Bufferinhalte werden in das RAM geschrieben und die meisten Geräte und ein Großteil der CPU werden stillgelegt.

Die Beschleunigung beruht darauf, dass ein kompletter Neustart, wie bei einem vollständigen Herunterfahren, vermieden wird und ausschließlich der zuvor gesicherte Speicherinhalt geladen wird, also eine Art Warmboot mit Speichererhalt möglich wird.

Fehler beim Booten[Bearbeiten]

Wenn ein Computer nicht bootet (nicht mehr hochfährt), kann das diverse Ursachen haben. Fehlerquellen sind neben Einstellungen des BIOS

  • die Hardware
  • der Bootsektor des Startlaufwerks,
  • der Prüfzustand des Startlaufwerks,
  • die Installation des Betriebssystems,
  • die Startparameter des Betriebssystems,

Wenn der Computer erstmals nach einer Konfigurationsänderung gestartet wird, sollte zum Beispiel geprüft werden, dass keine Kabel fehlen oder falsch angeschlossen sind, die einzelnen Komponenten, wie Arbeitsspeicher (RAM) oder Steckverbindungen, richtig Kontakt haben und die Jumper der IDE- oder SCSI-Festplatten richtig gesetzt sind.

Wenn keine Bildschirmanzeige erscheint, so kann auf x86-Rechnern die Anzahl der vom BIOS ausgegebenen Pieptöne einen Hinweis auf den Fehler geben (siehe unter Liste der BIOS-Signaltöne).

Teilweise werden durch das BIOS Fehlertexte, wie z.B. DISK BOOT FAILURE, INSERT SYSTEM DISK AND PRESS ENTER auf dem Bildschirm angezeigt. Zur Fehlersuche kann eine Live-CD (siehe auch Boot-CD) wie Knoppix oder UBCD eingesetzt werden.

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: Booting – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Ein Bootstrap ist eine Stiefelschlaufe, die bei Langschaftstiefeln das Anziehen des Schuhwerks erleichtern soll.
  2. Das BIOS und der Bootvorgang auf hki.uni-koeln.de