Τι είναι ο φορτωτής;

Σχεδόν οποιοδήποτε λογισμικό θέλετε, καθώς και πολύ λογισμικό που δεν θέλετε, μπορείτε να βρείτε στο Διαδίκτυο. Δεν σου κάνει και τόσο καλό εκεί, όμως. για να μπορέσετε να εκτελέσετε ένα πρόγραμμα, πρέπει πρώτα να το κατεβάσετε και να το εγκαταστήσετε. Μόλις το λογισμικό αποθηκευτεί στον σκληρό σας δίσκο, μπορείτε να το εκτελέσετε.

Το πρόβλημα είναι ότι τα μέσα αποθήκευσης, ακόμη και οι SSD υψηλής ταχύτητας, είναι αρκετά αργά σε σύγκριση με μια CPU και δεν μπορούν να παρέχουν δεδομένα αρκετά γρήγορα για αποδεκτή απόδοση. Για να είναι δυνατή η εκτέλεση του λογισμικού, ο κώδικας που πρόκειται να εκτελεστεί πρέπει να φορτωθεί στη μνήμη. Αυτή είναι η δουλειά του φορτωτή.

Ένας φορτωτής είναι ένα στοιχείο του λειτουργικού συστήματος. Είναι απαραίτητο να ξεκινήσετε οποιαδήποτε εφαρμογή καθώς φορτώνει το πρόγραμμα στη μνήμη και το προετοιμάζει για εκτέλεση. Ο φορτωτής διατηρείται πάντα στη μνήμη, ώστε τα προγράμματα να μπορούν να φορτωθούν όσο το δυνατόν γρηγορότερα.

Είναι απαραίτητο να φορτώσετε το λειτουργικό σύστημα στη μνήμη του συστήματος για εκκίνηση. Αυτή είναι η εργασία ενός συγκεκριμένου τύπου φορτωτή που ονομάζεται boot loader. Τα ενσωματωμένα συστήματα ενδέχεται να μην χρησιμοποιούν απαραίτητα φορτωτή. Αυτό ισχύει συνήθως για συστήματα χαμηλού επιπέδου χωρίς λειτουργικά συστήματα που εκτελούν κώδικα απευθείας από μέσα αποθήκευσης, συνήθως EPROM ή μνήμη flash.

An Edge Case

Η εικονική μνήμη είναι ένα χαρακτηριστικό των σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων που κρύβει τη φυσική διεύθυνση των δεδομένων από το σύστημα και το πρόγραμμα. Το βασικό πλεονέκτημα εδώ είναι ότι αυτό επιτρέπει στο λειτουργικό σύστημα να «σελιδοποιήσει» κάποια μνήμη από τη φυσική RAM. Αντίθετα, το αποθηκεύει στον σκληρό δίσκο.

Η σελιδοποίηση πραγματοποιείται συνήθως μόνο όταν ο υπολογιστής εξαντλείται η μνήμη RAM. Αυτό είναι χρήσιμο γιατί επιτρέπει σε έναν υπολογιστή να χρησιμοποιεί περισσότερη μνήμη RAM από αυτή που έχει. Χωρίς αυτή τη διαδικασία, τουλάχιστον ένα πρόγραμμα θα κολλούσε καθώς δεν θα μπορούσε να αποθηκεύσει τα απαραίτητα δεδομένα. Το μειονέκτημα είναι ότι τα μέσα αποθήκευσης είναι ακόμα αργά, επομένως υπάρχει μεγάλος αντίκτυπος στην απόδοση εάν απαιτούνται τα μεταφερόμενα δεδομένα. Με αυτό, ωστόσο, ο φορτωτής μπορεί να κάνει ένα κόλπο. Αντί να φορτώνει τα απαραίτητα δεδομένα στη μνήμη RAM, μπορεί να δημιουργήσει τον χώρο εικονικής μνήμης και να τον αντιστοιχίσει στη θέση δεδομένων στον σκληρό δίσκο.

Αυτό θα επέτρεπε στο πρόγραμμα να εμφανίζεται φορτωμένο αμέσως, αν και δεν έχει ολοκληρωθεί. Το πρόγραμμα δεν είναι έτοιμο για χρήση τώρα, παρόλο που μπορεί να μοιάζει με αυτό. Αυτό μπορεί να μην είναι απαραίτητα ένα ζήτημα για μια περιττή εργασία στο παρασκήνιο, αλλά είναι ένα ζήτημα εάν πρόκειται για μια εφαρμογή που θέλει να χρησιμοποιήσει ο χρήστης. Σε αυτή την περίπτωση, το κόλπο δεν θα παρείχε κανένα όφελος.

Ένας άλλος λόγος είναι ότι, συνήθως, όταν ανοίγει ένα πρόγραμμα, το σύστημα έχει επαρκή μνήμη RAM. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν διατηρούν τον υπολογιστή τους σε λειτουργία με 99% χρήση RAM συνεχώς. Ακόμη και εκείνοι που το κάνουν πιθανότατα θα θέλουν πραγματικά να λειτουργεί το πρόγραμμα που μόλις φόρτωσαν και θα προτιμούσαν ένα άλλο πρόγραμμα να σελιδοποιηθεί.

Ευθύνες ενός φορτωτή

Τα ακριβή βήματα ενός φορτωτή εξαρτώνται από το εν λόγω λειτουργικό σύστημα. Ένας βασικός φορτωτής UNIX έχει πέντε κύριες λειτουργίες. Το πρώτο είναι να εκτελέσετε ελέγχους επικύρωσης. Αυτό περιλαμβάνει αρκετή διαθέσιμη φυσική μνήμη και τα απαραίτητα δικαιώματα. Στη συνέχεια, ο φορτωτής χαρτογραφεί πραγματικά τα δεδομένα. Συνήθως αυτό γίνεται με τη μεταφορά των δεδομένων στην κύρια μνήμη. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η μνήμη θα μπορούσε θεωρητικά να αντιστοιχιστεί στη θέση της μονάδας δίσκου με ένα μικρό τσίμπημα.

Οι εφαρμογές μπορούν να εκτελεστούν με ορίσματα γραμμής εντολών. Αυτές είναι προαιρετικές σημαίες που υποδεικνύουν ορισμένες συμπεριφορές ή λειτουργίες που δεν είναι ενεργοποιημένες από προεπιλογή. Η σημαία -h χρησιμοποιείται συχνά για την εκτύπωση ενός αρχείου βοήθειας που βασίζεται σε κείμενο αντί για την εκτέλεση του προγράμματος. Αυτά τα ορίσματα πρέπει επίσης να φορτωθούν στη μνήμη. Οι καταχωρητές πρέπει να αρχικοποιηθούν, όπως ο δείκτης στοίβας. Τέλος, ο φορτωτής μεταβαίνει στην πρώτη οδηγία του προγράμματος για να το ενεργοποιήσει.

συμπέρασμα

Ένας φορτωτής είναι μέρος ενός λειτουργικού συστήματος. Είναι υπεύθυνο για τη φόρτωση εφαρμογών ξεκινώντας από την αποθήκευση στην κύρια μνήμη. Οι αρμοδιότητές του επεκτείνονται και στην έναρξη λειτουργίας του προγράμματος. Αυτό σημαίνει ότι πρέπει να προετοιμάσει τους καταχωρητές και να καλέσει την πρώτη εντολή του προγράμματος. Είναι γνωστό ως boot loader όταν ο φορτωτής είναι υπεύθυνος για τη φόρτωση του ίδιου του λειτουργικού συστήματος.