Lorsque vous allumez un ordinateur, il passe par un processus de «démarrage» – un terme qui vient du mot «bootstrap». Voici ce qui se passe en arrière-plan, que vous utilisiez un système Windows PC, Mac ou Linux.
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Le matériel s’allume
Lorsque vous appuyez sur le bouton d’alimentation, l’ordinateur alimente ses composants: la carte mère, le processeur, les disques durs, les disques SSD, les processeurs graphiques et tout le reste de l’ordinateur.
Le matériel qui fournit l’alimentation est appelé «bloc d’alimentation». À l’intérieur d’un ordinateur de bureau typique, cela ressemble à une boîte dans le coin du boîtier (la chose jaune sur l’image ci-dessus), et c’est là que vous connectez le cordon d’alimentation secteur.
Le CPU charge l’UEFI ou le BIOS
Maintenant qu’il a de l’électricité, le CPU s’initialise et recherche un petit programme qui est généralement stocké dans une puce sur la carte mère.
Dans le passé, le PC chargeait quelque chose appelé BIOS (Basic Input / Output System). Sur les PC modernes, le CPU charge à la place le microprogramme UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Il s’agit d’un remplacement moderne du BIOS à l’ancienne. Mais, pour rendre les choses encore plus déroutantes, certains fabricants de PC appellent quand même leur logiciel UEFI «BIOS».
L’UEFI ou le BIOS teste et initialise le matériel
Le microprogramme BIOS ou UEFI charge les paramètres de configuration à partir d’un emplacement spécial sur la carte mère — traditionnellement, il était en mémoire sauvegardée par une batterie CMOS. Si vous modifiez certains paramètres de bas niveau dans votre écran de paramètres BIOS ou UEFI, c’est là que vos paramètres personnalisés sont stockés.
Le processeur exécute l’UEFI ou le BIOS, qui teste et initialise le matériel de votre système, y compris le processeur lui-même. Par exemple, si votre ordinateur n’a pas de RAM, il émettra un bip et vous montrera une erreur, arrêtant le processus de démarrage. C’est ce qu’on appelle le processus POST (Power On Self Test).
Vous pouvez voir le logo du fabricant du PC apparaître sur votre écran pendant ce processus, et vous pouvez souvent appuyer sur un bouton pour accéder à votre écran de paramètres BIOS ou UEFI à partir d’ici. Cependant, de nombreux PC modernes traversent ce processus si rapidement qu’ils ne prennent pas la peine d’afficher un logo et nécessitent d’accéder à leur écran de configuration UEFI à partir du menu Options de démarrage de Windows.
UEFI peut faire beaucoup plus que simplement initialiser le matériel; c’est vraiment un minuscule système d’exploitation. Par exemple, les processeurs Intel ont le moteur de gestion Intel. Cela fournit une variété de fonctionnalités, y compris l’alimentation de la technologie de gestion active d’Intel, qui permet la gestion à distance des PC professionnels.
L’UEFI ou le BIOS passe à un périphérique de démarrage
Une fois le test et l’initialisation de votre matériel terminés, l’UEFI ou le BIOS transférera la responsabilité du démarrage de votre PC au chargeur de démarrage de votre système d’exploitation.
L’UEFI ou le BIOS recherche un «périphérique de démarrage» à partir duquel démarrer votre système d’exploitation. Il s’agit généralement du disque dur ou du lecteur SSD de votre ordinateur, mais il peut également s’agir d’un CD, d’un DVD, d’une clé USB ou d’un emplacement réseau. Le périphérique de démarrage est configurable à partir de l’écran de configuration UEFI ou BIOS. Si vous avez plusieurs périphériques de démarrage, l’UEFI ou le BIOS tente de leur transférer le processus de démarrage dans l’ordre dans lequel ils sont répertoriés. Ainsi, par exemple, si vous avez un DVD amorçable dans votre lecteur optique, le système peut essayer de partir de là avant d’essayer de démarrer à partir de votre disque dur.
Traditionnellement, un BIOS regardait le MBR (master boot record), un secteur de démarrage spécial au début d’un disque. Le MBR contient du code qui charge le reste du système d’exploitation, appelé «chargeur de démarrage». Le BIOS exécute le chargeur de démarrage, qui le prend à partir de là et commence à démarrer le système d’exploitation réel, Windows ou Linux, par exemple.
Les ordinateurs avec UEFI peuvent toujours utiliser cette méthode de démarrage MBR à l’ancienne pour démarrer un système d’exploitation, mais ils utilisent normalement à la place quelque chose appelé un exécutable EFI. Ceux-ci n’ont pas besoin d’être stockés au début d’un disque. Au lieu de cela, ils sont stockés sur quelque chose appelé «partition système EFI».
Dans tous les cas, le principe est le même: le BIOS ou l’UEFI examine un périphérique de stockage sur votre système pour rechercher un petit programme, soit dans le MBR ou sur une partition système EFI, et l’exécute. S’il n’y a pas de périphérique de démarrage amorçable, le processus de démarrage échoue et vous verrez un message d’erreur le indiquant sur votre écran.
Sur les PC modernes, le micrologiciel UEFI est généralement configuré pour «Secure Boot». Cela garantit que le système d’exploitation qu’il démarre n’a pas été falsifié et ne chargera pas de logiciels malveillants de bas niveau. Si le démarrage sécurisé est activé, l’UEFI vérifie si le chargeur de démarrage est correctement signé avant de le démarrer.
Le chargeur de démarrage charge le système d’exploitation complet
Le chargeur de démarrage est un petit programme qui a la grande tâche de démarrer le reste du système d’exploitation. Windows utilise un chargeur de démarrage nommé Windows Boot Manager (Bootmgr.exe), la plupart des systèmes Linux utilisent GRUB et les Mac utilisent quelque chose appelé boot.efi.
S’il y a un problème avec le chargeur de démarrage, par exemple, si ses fichiers sont corrompus sur le disque, vous verrez un message d’erreur du chargeur de démarrage et le processus de démarrage s’arrêtera.
Le chargeur de démarrage n’est qu’un petit programme et il ne gère pas le processus de démarrage de lui-même. Sous Windows, le gestionnaire de démarrage Windows trouve et démarre le chargeur de système d’exploitation Windows. Le chargeur de système d’exploitation charge les pilotes matériels essentiels nécessaires pour exécuter le noyau (la partie principale du système d’exploitation Windows), puis lance le noyau. Le noyau charge ensuite le registre système en mémoire et charge également tous les pilotes matériels supplémentaires marqués de «BOOT_START», ce qui signifie qu’ils doivent être chargés au démarrage. Le noyau Windows lance alors le processus du gestionnaire de session (Smss.exe), qui démarre la session système et charge des pilotes supplémentaires. Ce processus se poursuit et Windows charge les services d’arrière-plan ainsi que l’écran d’accueil, qui vous permet de vous connecter.
Sous Linux, le chargeur de démarrage GRUB charge le noyau Linux. Le noyau démarre également le système init – c’est systemd sur la plupart des distributions Linux modernes. Le système init gère les services de démarrage et les autres processus utilisateur qui mènent à une invite de connexion.
Ce processus impliqué est juste un moyen de tout charger correctement en faisant les choses dans le bon ordre.
D’ailleurs, les soi-disant «programmes de démarrage» se chargent lorsque vous vous connectez à votre compte utilisateur, pas lorsque le système démarre. Mais certains services d’arrière-plan (sous Windows) ou démons (sous Linux et macOS) sont démarrés en arrière-plan lorsque votre système démarre.
Le processus d’arrêt est également assez compliqué. Voici exactement ce qui se passe lorsque vous arrêtez ou vous déconnectez d’un PC Windows.
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