Как запустить виндовс 10

Как загрузиться в Безопасном режиме в Windows 10

Вход в Безопасный режим на компьютере Windows 10 может вызывать некоторые трудности у пользователей. Дело в том, что нажатие по привычной клавише F8 (или другой клавише в зависимости от производителя устройства) во время процесса загрузки может больше не запускать режим поиска неисправностей.

Существуют несколько способов загрузки в Безопасном режиме (Safe Mode). Некоторые из них отличаются простотой, а другие больше подойдут опытным пользователям ПК. Продвинутые пользователи оценят специальные команды, которые можно использовать в скриптах и пакетных файлах (.bat) для удобного запуска Безопасного режима.

1. Простой способ

Самый простой способ для перезагрузки системы в Безопасном режиме: нужно нажать меню Пуск , перейти в параметры управления питанием и, удерживая клавишу Shift , нажать ссылку Перезагрузка . В результате компьютер будет перезагружен и во время загрузки операционной системы появится экран дополнительных параметров. На этом экране выберите раздел Поиск и устранение неисправностей > Дополнительные параметры > Параметры загрузки > Перезагрузить.

После этого вы сможете выбрать необходимые параметры загрузки в Безопасном режиме.

Экран дополнительных параметров загрузки также появляется автоматически, если система не может загрузиться после нескольких попыток.

2. Запуск вручную

Если первый метод кажется вам слишком простым, то вам вероятно понравится ручной способ. Запустите классическое приложение Конфигурации системы , для этого нажмите по меню Пуск и введите msconfig.exe. Затем перейдите на вкладку Загрузка. Включите опцию Безопасный режим и при необходимости выберите один из доступных вариантов окружения: Минимальная, Другая оболочка, Восстановление Active Directory или Сеть . Выполните перезагрузку.

Для выхода из Безопасного режима повторите действия выше и отключите опцию Безопасный режим . При следующей перезагрузке система будет загружена в нормальном режиме.

3. Для опытных пользователей

Для загрузки в Безопасном режиме можно использовать командную строку или Windows PowerShell. Запустите командную строку или Windows PowerShell с правами администратора (клик правой кнопкой мыши по меню Пуск , выберите Командная строка (администратор) или Windows PowerShell (администратор)) и введите следующую команду:

Ваша система будет перезагружена и во время загрузки появится экран с параметрами загрузки. Выберите Поиск и устранение неисправностей > Дополнительные параметры > Параметры загрузки > Перезагрузить.

4. Для самых продвинутых

Это самый сложный метод – в нем используются команды, которые нужно использовать в командной строке с правами администратора.

Чтобы запустить командную строку с повышенными правами, нажмите клавишу Windows , введите cmd.exe, зажмите клавиши Shift + Ctrl и выберите приложение Командная строка.

Обратите внимание

Важно иметь в виду, что при использовании данных команд система будет загружаться в Безопасном режиме бесконечное число раз. Чтобы выйти из цикла загрузки в Безопасном режиме нужно использовать отдельную команду (указана ниже).

Если вы используете дополнительные способы входа в систему (например, пин-код), после ввода команды для входа в систему необходимо будет использовать пароль от учетной записи Microsoft или пароль от локальной учётной записи.

Запустите командную строку и введите следующую команду, если хотите войти в Безопасный режим со стандартными параметрами:

Если нужно войти в Безопасный режим с поддержкой сети:

После применения указанных команд выполните перезагрузку системы.

Чтобы вернуться в режим стандартной загрузки Windows 10, запустите командную строку в безопасном режиме и введите команду:

5. Режим выбора типа загрузки как в Windows 7

Доступна ещё одна команда, которая позволяет после перезагрузки при нажатии на клавишу F8 попасть в стандартный режим выбора типа загрузки как в Windows 7:

После ввода команды режим выбора загрузок будет включаться именно после нажатия клавиши F8 перед запуском системы, а не постоянно, как в предыдущих командах.

Чтобы вернуться в режим стандартной загрузки Windows 10, запустите командную строку в безопасном режиме и введите команду:

О работе ПК ч.3: От включения до полной загрузки Windows 10

Мы продолжаем разбираться как работает ПК на примере клавиатуры и Windows 10. В этой статье поговорим о том как происходит единение софта и железа.

Старт системы

Полностью компьютер выключен когда он отключен от питания и конденсаторы на материнской плате разрядились. До эры смартфонов мобильные телефоны часто глючили и если перезагрузка не лечила проблему, то приходилось доставать батарею и ждать 10 секунд, потому что сбрасывалось программное состояние ОС, в то время как чипы на материнской плате и контроллеры устройств оставались активными сохраняя состояние, драйвера ОС к ним просто реконнектились. 10 секунд — время на разрядку конденсаторов, состояние чипов сбрасывается только при полном отключении.
Если же ПК подключен к розетке или батарее, то он находится в режиме Stand-By, это значит что по шине питания подаётся маленькое напряжения (5В) от которого запитываются некоторые чипы на материнке. Как минимум это системный контроллер, по сути это мини-компьютер запускающий большой компьютер. Получив уведомление о нажатии кнопки Power он просит блок питания/батарею подать больше напряжения и после инициализирует весь чип-сет, в том числе и процессор. Инициализация включает в себя перекачку кода и данных прошивки материнки (BIOS/UEFI) в оперативную память и настройку CPU на её исполнение.
Думать что кнопка Power это рубильник который подаёт электричество на CPU и тот начинает исполнять с заранее известного адреса прошивку BIOS неправильно. Возможно старые компьютеры так и работали. Кнопка включения находится на своей плате, вместе со светодиодами состояний и к материнке она подключается через специальный разъём. На картинке ниже видны контакты для кнопки Power, Reset, а также светодиодов с состоянием Power и чтения жёсткого диска. Нажатие кнопки включения переводится в сигнал на контакты материнки, откуда он достигает системный контроллер.

Контакты на материнке для подключения кнопки включения, светодиодов состояния Power, жёсткого диска и динамиков.

Плата ноутбука с кнопкой включения и светодиодом состояния

1. Включать и выключать компьютер, т.е. выполнять программы имея доступ ко всей вычислительной мощности, периферии машины и сети.
2. Обходить ограничения файервола.
3. Видеть все данные в CPU и RAM, что даёт доступ к запароленным файлам.
4. Красть ключи шифрования и получать доступ к паролям
5. Логировать нажатия клавиш и движения мыши
6. Видеть что отображается на экране
7. Вредоносный код в Intel ME не может быть детектирован антивирусом, потому как на такой низкий уровень он добраться не может
8. И конечно же скрытно отправлять данные по сети используя свой стек для работы с сетью.

Прикладная иллюстрация как блок питания получает сигнал от материнки на включение. Если вы задумаете установить мощную видеокарту (Nvidia 2070 S) на офисный ПК, то просто вставить её недостаточно, потому как она требует питание в 600W, в то время как такой ПК имеет блок на

500W. Первое что придёт в голову – купить новый блок питания на 650W с отдельной линией для видеокарты. Но и здесь будут разочарования, потому как разъёмы материнки будут не совпадать с разъёмами БП, а если его отдельно воткнуть в розетку и подключить к видюхе тоже ничего не будет – в блоке питания вентилятор не крутится и изображения нет. Так происходит, потому что БП должен получить сигнал от материнки на полное включение. Очевидное решение – новая материнка с совместимыми разъёмами, однако она стоит

$300. Есть решение проще, хоть оно и вызывает опасения пожаробезопасности. Берём скрепку, разгибаем и вставляем в зелёный (PS_ON) и один из чёрных пинов (COM). Теперь всё должно работать.

Поиск загрузчика ОС

Есть два вида прошивки материнки – BIOS (Basic Input Output System) на старых машинах и UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) на новых. Windows 10 поддерживает обе и абстрагирует различия между ними. UEFI правильней называть ОС чем прошивкой, потому как он предлагает больше возможностей, к примеру богатый графический интерфейс вместо текстового, наличие мышки, больший объём доступной памяти, улучшенная модель безопасности и валидации файлов ОС, взаимодействие с железом через API, вместо прерываний как в BIOS.

Пример экрана монитора BIOS.

Программа BIOS хранится на отдельном чипе, подключенном к Южному мосту. Этот чип можно достать и перепрошить новой программой, по факту это просто носитель памяти, а не самостоятельный микрокомпьютер.

Настройки BIOS (системное время, например), хранятся на другом чипе который как правило находится возле круглой батарейки, которая на самом деле является литиевым аккумулятором, подзаряжающимся во время работы ПК. Называется он CMOS, что означает Complementary Metal Oxide Semiconductor, а по-русски просто — КМОП, что есть комплементарная структура металл-оксид-полупроводник.

1. Проверку целостности программ BIOS в ПЗУ, используя контрольную сумму.
2. Обнаружение и инициализацию основных контроллеров, системных шин и подключённых устройств (графического адаптера, контроллеров дисководов и т. п.), а также выполнение программ, входящих в BIOS устройств и обеспечивающих их самоинициализацию.
3. Определение размера оперативной памяти и тестирования первого сегмента (64 килобайт).

1. Проверка всех регистров процессора;
2. Проверка контрольной суммы ПЗУ;
3. Проверка системного таймера и порта звуковой сигнализации (для IBM PC — ИМС i8253 или аналог);
4. Тест контроллера прямого доступа к памяти;
5. Тест регенератора оперативной памяти;
6. Тест нижней области ОЗУ для проецирования резидентных программ в BIOS;
7. Загрузка резидентных программ;
8. Тест стандартного графического адаптера (VGA или PCI-E);
9. Тест оперативной памяти;
10. Тест основных устройств ввода (НЕ манипуляторов);
11. Тест CMOS
12. Тест основных портов LPT/COM;
13. Тест накопителей на гибких магнитных дисках (НГМД);
14. Тест накопителей на жёстких магнитных дисках (НЖМД);
15. Самодиагностика функциональных подсистем BIOS;
16. Передача управления загрузчику.

Если всё прошло успешно, BIOS начинает процесс поиска загрузчика ОС. Для этого он начинает просматривать все подключенные к материнской плате жёсткие диски. Данные на физических дисках адресуются в единицах называемых сектор, обычно он 512 байт, однако современный стандарт – 4096 байт. Установщик Windows в самый первый сектор на диске записывает специальный программный код и данные о разделах. Этот сектор называется Master Boot Record. Диск разбивается на разделы (partitions), отформатированный своей файловой системой. Максимум 4 раздела, каждый из который может быть расширенным (extended partition), такой можно рекурсивно делить на 4 раздела и теоретически их число не ограничено. Как только BIOS находит Master Boot Record он считывает оттуда код и передаёт ему управление. Этот код поочередно просматривает данные о разделах и находит тот который помечен как активный, в нём находится код загрузчика Windows (Это не раздел с C:\Windows\System32!), этот раздел называется system partition. Как правило он занимает 100Мб и скрыт от пользователя. В первом секторе этого раздела хранится загрузочный код, которому передаётся управление. Это volume boot sector, код в нём ищет файл Bootmgr, с которого и начинается процесс загрузки Windows. Файл Bootmgr создан через соединение в один файлов Startup.com и Bootmgr.exe.

1. Выбирает соотвествующую версию ядра Windows. Можете думать о нём как о Windows10.exe, хотя на самом деле он называется NtOsKrnl.exe. Какие есть версии? Согласно википедии:
   • ntoskrnl.exe — однопроцессорное ядро Windows. без поддержки режима PAE
   • ntkrnlmp.exe (англ. NT Kernel, Multi-Processor version) — многопроцессорное ядро Windows. без поддержки режима PAE
   • ntkrnlpa.exe — однопроцессорное ядро Windows с поддержкой режима PAE.
   • ntkrpamp.exe — многопроцессорное ядро Windows с поддержкой режима PAE.

2. Загружает HAL.dll (Hardware Abstraction Layer), который абстрагирует особенности материнки и CPU.
3. Загружает файл шрифтов vgaoem.fon
4. Загружает файлы в которых содержится инфомрация о представлениях даты времени, форматов чисел и пр. Эта функциональность называется National Language System.
5. Загружает в память реестр SYSTEM, в нём содержится информация о драйверах которые надо загрузить. Информация о всех драйверах находится в HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\. Драйвера которые надо загрузить имеют ключ start = SERVICE_BOOT_START (0). Об устройстве реестра мы поговорим в другой статье.
6. Загружает драйвер файловой системы для раздела на котором располагаются файлы драйверов.
7. Загружает драйвера в память, но пока не инициализирует их из-за круговых зависимостей.
8. Подготавливает регистры CPU для выполнения ядра Windows выбранного на первом шаге – NtOsKrnl.exe.

Запуск на UEFI

Пример экрана загрузки UEFI

BIOS существует больше 30 лет и в попытках исправить его недостатки компания Intel в 1998 году создала стандарт Intel Boot Initiative, позже переименованный в EFI и в 2005 году пожертвованный организации EFI Forum. Недостатки BIOS:
• Работает только в 16-битном режиме
• Может адресовать только 1Mb оперативной памяти
• Часто имеет проблемы совместимости
• MBR ограничен только четырьмя главными разделами диска
• Диск с ОС не может быть больше чем 2.2Tb.
• Имеет очень ограниченные возможности для валидации загрузчика ОС.
На смену BIOS пришёл UEFI, по сути это миниатюрная ОС которая может работать и в 32-bit и в 64-bit. Для совместимости есть опция Compatibility Support Module, которая включается в настройках и эмулирует работу BIOS.

1. Инициализация и запуск Firmware, запуск чип-сета.
2. POST тест, аналогично BIOS
3. Загрузка EFI-драйверов и поиск диска подпадающего под требования EFI для загрузочного диска
4. Поиск папки с именем EFI. Спецификация UEFI требует чтобы был раздел для EFI System Partition, отформатированный под файловую систему FAT, размером 100Мб – 1Гб или не более 1% от размера диска. Каждая установленная Windows имеет свою директорию на этом разделе – EFI\Microsoft.
   
5. Читает из настроек UEFI сохранённых в NVRAM (энергонезависимая память) путь к файлу загрузчика.
6. Находит и запускает EFI/Microsoft/Boot/BootMgrFw.efi.
7. BootMgrFw.efi находит раздел реестра BCD, который хранится в отдельном файле с именем BCD. Из него он находит WinLoad.efi, который расположен в C:\Windows\System32\winload.efi.

Инициализация ядра

1. Пути к System (загрузчик Windows) и Boot (C:\Windows\System32) директориям.
2. Указатель на таблицы виртуальной памяти которые создал WinLoad
3. Дерево с описанием подключенного hardware, оно используется для создания HKLM\HARDWARE ветки реестра.
4. Копия загруженного реестра HKLM\System
5. Указатель на список загруженных (но не инициализированных) драйверов участвующих в старте Windows.
6. Прочая информация необходимая для загрузки.

• Первая фаза инициализации ядра:
  1. Слой Executive инициализирует свои объекты состояний – глобальные объекты, списки, блокировки. Производится проверка Windows SKU (Stock Keeping Unit), примеры Windows 10 SKU — Home, Pro, Mobile, Enterprise, Education.
  2. Если включен Driver Verifier, то он инициализируется.
  3. Менеджер памяти создаёт структуры данных, необходимые для работы внутренних API для работы с памятью (memory services), резервирует память для внутреннего пользования ядром.
  4. Если подключен отладчик ядра (kernel debugger) ему отправляется уведомление загрузить символы для драйверов загружаемых во время старта системы.
  5. Инициализируется информация о версии билда Windows.
  6. Старт Object Manager – позволяет регистрировать именованные объекты к которым могут получать доступ по имени другие компоненты. Яркий пример – мьютекс по которому приложение позволяет запустить единственный экземпляр. Здесь же создаётся храниться handle table, по которой устанавливается соответствие к примеру между HWND и объектом описывающим окно.
  7. Старт Security Reference Monitor подготавливает всё необходимое для создания первого аккаунта.
  8. Process Manager подготавливает все списки и глобальные объекты для создания процессов и потоков. Создаются процесс Idle и System (в нём исполняется “Windows10.exe” он же NtOsKrnl.exe), они пока не исполняются, потому как прерывания выключены.
  9. Инициализация User-Mode Debugging Framework.
  10. Первая фаза инициализации Plug and Play Manager. PnP – это стандарт который реализовывается на уровне производителей периферии, материнских плат и ОС. Он позволяет получать расширенную информацию о подключенных устройствах и подключать их без перезагрузки ПК.

• Вторая фаза инициализации ядра. Она содержит 51 шаг, поэтому я пропущу многие из них:
  1. По завершению первой фазы главный поток процесса System (NtOsKrnl.exe) уже начал исполнение. В нём производится вторая фаза инициализации. Поток получает самый высокий приоритет – 31.
  2. HAL настраивает таблицу прерываний и включает прерывания.
  3. Показывается Windows Startup Screen, которая по умолчанию представляет из себя чёрный экран с progress bar.
  4. Executive слой инициализирует инфраструктуру для таких объектов синхронизации как Semaphore, Mutex, Event, Timer.
  5. Объекты для User-Mode Debugger проинициализированы.
  6. Создана symbolic link \SystemRoot.
  7. NtDll.dll отображена в память. Она отображается во все процессы и содержит Windows APIs.
  8. Инициализирован драйвер файловой системы.
  9. Подсистема межпроцессного общения между компонентами Windows ALPC проинициализирована. Можете думать о ней как о named pipes или Windows Communication Foundation для межпроцессного общения.
  10. Начинается инициализация I/O Manager, который создаёт необходимые структуры данных для инициализации и хранения драйверов подключенной к компьютеру периферии. Этот процесс очень сложный.
      Здесь же инициализируются компоненты Windows Management Instrumentation и Event Tracing for Windows (на него полагается Windows Performance Analyzer). После этого шага все драйвера проинициализированы.
  11. Запускается процесс SMSS.exe (Session Manager Sub System). Он отвечает за создание режима пользователя, в котором будет создана визуальная часть Windows.

Запуск подсистем – SMSS, CSRSS, WinInit

SMSS.exe отличается от пользовательских процессов, это нативный процесс и это даёт ему дополнительные полномочия. SMSS.exe работает с ядром в обход Windows API, он использует то что называется Native API. Windows API – обёртка вокруг Native API. SMSS.exe первым делом запускает подсистему Windows (CSRSS.exe – Client Server Runtime Sub System) и заканчивает инициализацию реестра.

Процесс и потоки SMSS.exe помечены как критические, это значит что если они неожиданно завершаться, к примеру из-за ошибки, это приведёт к падению системы. Для общения с подсистемами, к примеру вызову API создающему новую сессию, SMSS создаёт ALPC-порт с именем SmApiPort. Загружаются из реестра переменные среды окружения, запускаются программы такие как Check Disk (autochk.exe, эти программы записаны в реестре HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\BootExecute). SMSS.exe запускается для каждой пользовательской сессии. Глобальные переменные (очередь сообщений например) у каждой сессии своя за счёт механизма виртуальной памяти. В Windows есть контексты потока, процесса и сессии. Каждый SMSS.exe запускает свой экземпляр подсистемы, на данный момент это только CSRSS.exe (Windows), в прошлом поддерживались операционные системы OS/2 (os2ss.exe) и POSIX (psxss.exe), но эта идея была неудачной. Самый первый SMSS.exe засыпает в ожидании процесса WinInit.exe. Остальные экземпляры вместо этого создают процесс WinLogon который показывает UI для входа.

1. Services.exe – Services Control Manager (SCM) запускает сервисы и драйвера помеченные как AutoStart. Сервисы запускаются в процессах svchost.exe. Есть утилита tlist.exe, которая запущенная с параметром tlist.exe -s напечатает в консоли имена сервисов в каждом из svchost.exe.
2. LSASS.exe – Local System Authority.
3. LSM.exe – Local Session Manager.

1. Запускает скрипты указанные в реестрах:
   • HKCU\Software\Policies\Microsoft\Windows\System\Scripts
   • HKLM\SOFTWARE\Policies\Microsoft\Windows\System\Scripts
2. Если групповая политика безопасности определяет User Profile Quota, запускает %SystemRoot%\System32\Proquota.exe
3. Запускает оболочку Windows, по умолчанию это Explorer.exe. Этот параметр конфигурируется через реестр:
   • HKCU\Software\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Winlogon\Shell
   • HKLM\SOFTWARE\Microsoft\Windows NT\CurrentVersion\Winlogon\Shell

Дерево процессов выглядит следующим образом, на нём можно увидеть кто и кого создал (показаны не все процессы, может немного отличаться от последний версий Windows).

Где здесь клавиатура?

Во время запуска ядро Windows считывает из реестра информацию о контроллере системной шины, как правило это шина PCI (реже MSI), к ней подключены контроллеры портов ввода-вывода, в том числе и USB, PS/2. Информация о нём записывается во время установки Windows. Система загружает для него драйвер и рекурсивно обходит все порты так же загружая для каждого из них свой драйвер. Драйвера могут комбинироваться в узлы (driver node), к примеру драйвер клавиатуры, будет соединён с драйвером порта PS2. А вот порт USB сложнее — сначала драйвер порта, потом драйвер для работы с протоколом HID и только потом клавиатура.

Каждый порт контроллируется своим чипом, который мониторит подключение, принимает/отправляет сигналы между CPU и устройством. Если чип-сет Южный мост не встроен в CPU, как это часто делают в ноутбуках, а существует отдельным чипом на материнке, то правильней говорить: сигнал между Южным мостом и контроллером порта. Чип контроллирующий порт имеет выделенную линию с контроллером прерываний (PIC или APIC), по которой он может попросить обратить на себя внимание CPU, к примеру считать данные от клавиатуры (порт PS/2, с USB другая история). Поскольку ОС загрузила для порта драйвер, она может отдавать ему команды, читать и отправлять данные. В нашем примере был загружен драйвер из C:\Windows\System32\i8042prt.sys. Давайте вспомним предыдущую статью. В старых компьютерах с PIC на чипе Intel 8259 было 15 линий прерываний, где клавиатура была подключена к ножке IRQ1, таймер IRQ0, а мышка к IRQ12, который на самом деле был пятой ножкой второго чипа 8259, который мультиплексировал свои прерывания через ножку IRQ2 первого контроллера. В современных PIC могут быть 255 контактов для сигналов прерываний. Во время загрузки ОС программирует APIC/PIC возвращать определённое число когда скажем пришло прерывание от порта клавиатуры или USB и по этому номеру CPU находит в таблице векторов прерываний функцию которую надо выполнить. Номер прерываний определяют HAL и Plug’n’Play Manager. Контроллер прерываний ищет сигнал на своих ножках в определённом порядке, к примеру в бесконечном цикле проверяет напряжение на ножках от 1 до MAX_PIN. Этот порядок определяет приоритет, к примеру клавиатура будет замечена раньше мышки, а таймер раньше клавиатуры. Чтобы не зависеть от особенностей работы контроллеров прерываний Windows абстрагирует концепцию IRQ (Interrupt Request) в IRQL (Interrupt Request Level). Будь у контроллера прерываний хоть 15 хоть 255 линий они все будут отображены на 32 IRQL для x86 и 15 IRQL для x64 и IA64.

1. High – когда происходит краш системы, обычно это вызов функции KeBugCheckEx.
2. Power Fail – не используется. Изначально был придуман для Windows NT.
3. Interprocessor Interrupt – нужен отправить запрос другому CPU на мультипроцессорной системе выполнить действие, например обновить TLB cache, system shutdown, system crash (BSOD).
4. Clock – нужен чтобы обновлять системные часы, а так же вести статистику сколько времени потоки проводят в режиме пользователя и ядра.
5. Profile – используется для real-time clock (local APIC-timer) когда механизм kernel-profiling включен.
6. Device 1 … Device N – прерывания от устройств I/O. Во время прерывания данные от клавиатуры, мыши и других устройств считываются в отдельные буфера и сохраняются в объектах типа DPC (Deferred Procedure Call), чтобы обработать их позже и дать возможность устройствам переслать данные. После приоритет снижается до Dispatch DPC
7. Dispatch DPC — как только данные от устройств получены можно начинать их обрабатывать.
8. APC — Asynchronous Procedure Call. Через этот механизм вы можете исполнить код когда поток будет спать вызвав WaitForSingleObject, Sleep и другие.
9. Passive/Low — здесь исполняются все приложения в User Mode.

Механизм IRQL реализовывается на уровне софта в Hardware Abstraction Layer (HAL.dll), а не железа. В Windows системах есть драйвер шины (bus driver), который определяет наличие устройств подключенных к шинам – PCI, USB и др. и номера прерываний которые могут быть назначены каждому устройству. Драйвер шины сообщает эту информацию Plug and play manager, который уже решает какие номера прерываний назначить каждому устройству. Далее арбитр прерываний внутри PnP Mgr (PnP interrupt arbiter) устанавливает связи между IRQ и IRQL.

Когда приходит прерывание от клавиатуры, любой исполняемый в данный момент поток (это может быть ваша программа) назначается на его обработку. Interrupt dispatcher повышает приоритет IRQL CPU до одного из уровней Device1-DeviceN. После этого менеджер виртуальной памяти не сможет найти страницу если она не загружена в RAM (не сможет обработать Page Fault), планировщик потоков не сможет прервать выполнение, потому что они все работают с меньшим уровнем IRQL. Главная задача драйвера клавиатуры в этот момент считать полученные данные и сохранить их для дальнейшей обработки. Данные записываются в объект типа _DPC (Deferred Procedure Call), который сохраняется в список DPC потока (что-то вроде std::list<DPC>, в ядре ОС вместо массивов используются связанные списки). Как только прерывания от всех внешних устройств обработаны, IRQL потока понижается до уровня DPC в котором и производится обработка отложенных процедур (DPC). В коде обработчика DPC для клавиатуры вызывается функция из драйвера клавиатуры Kbdclass.sys:

Так вот, драйвер клавиатуры (kbdclass.sys) получает данные от порта (USB, PS2) через прерывание и записывает их через WriteFile, компонент внутри ядра Windows просыпается, считывает их используя API ReadFile и добавляет в очередь сообщений с клавиатуры. API для работы с файлом могут использоваться для чтения данных с драйверов. С этого момента начинается обработка данных стеком ввода Windows, об этом в следующей статье.

Если у вас есть ПК с PS2 портом и вы умеете пользоваться WinDbg в режиме ядра, то можете легко найти обработчик прерываний клавиатуры напечатав команду !idt, которая выведет на экран всю таблицу векторов прерываний. Прерывание вклинивается в ход выполнения программы, слово вектор здесь подразумевает направление, направление исполнения программы. WinDbg был сделан специально для отладки Windows, самая последняя версия называется WinDbgX. Он имеет текстовый интерфейс, который отпугивает людей привыкших к Visual Studio, однако предоставляет гораздо больше возможностей, в частности исполнение скриптов. Прерывание фиолетового порта PS2 выделено красным. Функция которая его обрабатывает называется I8042KeyboardInterruptService, которая находится в файле i8042prt.sys.

Сейчас возникает вопрос, откуда у обработчика прерываний аргумент? Кто его передаёт? Ведь CPU ничего не знает о нём. Если поставите в неё breakpoint, то удивитесь ещё больше увидев несколько функций выше по стеку:

0: kd> kC
# Call Site
00 i8042prt!I8042KeyboardInterruptService
01 nt!KiCallInterruptServiceRoutine
02 nt!KiInterruptSubDispatch
03 nt!KiInterruptDispatch
04 nt!KiIdleLoop

1. Указатель на объект представляющий драйвер в памяти.
2. Указатель на функцию i8042prt!I8042KeyboardInterruptService, которая и вызывает код считывающий данные из порта PS2 через ассемблерную команду IN AL, 0x60 – сохранить значение из порта номер 0x60 в регистре AL.
3. Функция dispatcher – ей передаётся указатель функцию из пункта №2 и она вызывает её.
4. Состояние регистров CPU. Перед вызовом прерывания состояние CPU будет сохранено сюда, и отсюда же будет восстановлено.
5. Приоритет прерывания. Не тот который определяет контроллер прерываний, а тот который Windows считает нужным. Это IRQL (Interrupt Request Level) – абстракция над IRQ.

Пару слов о USB

Ознакомление с работой порта USB потребовало бы отдельной статьи описывающей его работу и плюс описание обработки данных HID на Windows. Это очень сильно усложнило бы материал, к тому же уже есть хорошие статьи по теме, поэтому PS2 идеальный пример из-за своей простоты.

USB создавался как универсальный порт для всех устройств, будь то клавиатура, фотоаппарат, сканнер, игровой руль с педалями, принтер и пр. Вдобавок он поддерживает вложенность портов – USB материнки => монитор с USB => клавиатура с USB к которой подключена мышка, флешка и USB-hub к которому подключен жёсткий диск. Взглянув на контакты USB 2.0 вы увидите что они не заточены под передачу каких-то определённых данных, как у PS2. Их всего четыре – витая пара для передачи битов данных, плюс и минус питания.

Провода кабеля USB 2.0

USB 3.0 быстрее за счёт дополнительных пяти контактов. Как видите там нету линии CLOCK для синхронизации, поэтому логика передачи данных сложнее. Слева USB 2.0 и справа USB 3.0 для сравнения.

Все данные передаются через протокол HID (Human Interface Device), который описывает форматы, порядок взаимодействия и передачи данных и всё остальное. Стандарт USB 2.0 занимает 650 страниц, документ HID Class Specification, описывающий работу устройств (мыши, клавиатуры и пр) – 97 страниц, их рекомендуется изучить если вы работаете с USB.

Первым делом подключенное устройство должно рассказать о себе, для этого оно отправляет несколько структур данных, в которых указывается ID устройства и ID производителя по которым Plug’n’Play manager может найти в реестре информацию, загрузить и соединить драйвера. USB устройства пассивны, т.е. хост должен сам с определённым интервалом проверять наличие данных. Частота опроса и размер пакета данных задаются в одном из дескрипторов устройства USB. Максимальный размер пакета – 64 байта, что для информации о нажатых клавишах более чем достаточно.

В Windows есть встроенная поддержка HID, она не такая простая как связь драйвера порта PS2 с драйвером клавиатуры, потому что драйвер HID должен уметь обрабатывать все поддерживаемые протоколом сценарии. Вне зависимости от провайдера данных — порты PS2, USB или Remote Desktop или виртуальная машина – на самом верху driver node будет находится Kbdclass, от которого ядро ОС и будет получать информацию. Уведомление о подсоединении клавиатуры будет обрабатываться через Plug’n’Play Manager, так что для ядра Windows не имеет значение какой порт или источник данных от устройства используется.

Не загружается Windows 10 — все причины и исправление ошибок при загрузке

Далее утилита автоматически найдет все доступные на жестком диске резервные копии. Пользователю будет предложено выбрать нужную копию из списка. Также, можно указать расположение бэкапа вручную.

Важно, чтобы дата создания бэкапа совпадала с датой нормальной работы системы. В противном случае, ошибка будет повторяться. Нажмите на клавишу «Далее», чтобы начать процесс восстановления. Компьютер может несколько раз перезагрузиться, а в среднем через 15-20 минут включится рабочий стол.

Сброс Windows 10

Последний и наиболее действенный вариант решения ошибки – полный сброс системы, то есть её откат до первоначального состояния. Минус этого метода заключается в том, что никакие данные сохранены не будут. Вы получите абсолютно «чистую» копию операционной системы.

Следуйте инструкции:

• Запустите загрузочный диск Виндовс 10;
• Нажмите на «Установить»;
• В открывшемся окне кликните на «Удалить все»;

• Теперь нажмите на клавишу «Сброс» и дождитесь выполнения действия. Компьютер перезагрузится автоматически.

Если после восстановления или сброса вы снова столкнулись с медленной загрузкой компьютера, причина поломки заключается в аппаратной неисправности. Рекомендуем обратиться за помощью в сервисный центр.

Теперь вы знаете, как решить проблему загрузки Windows 10. Заметьте, что рассмотренные выше способы касаются только программных причин неисправности. Если ноутбук упал и ОС перестала включаться или вы подозреваете, что есть другая аппаратная поломка, обратитесь в сервисный центр для получения профессиональной консультации.

Пишите, с какими видами проблемы включения Виндовс 10 сталкивались вы и как удалось решить ошибку.

Что делать, если не запускается Windows

Исправлять ошибки мы будем в Windows 10. Но в Windows 8 и 7 процесс восстановления происходит примерно так же.

Если система даже не начинает загружаться

В таких случаях экран с логотипом ОС не появляется. Вместо него отображается чёрный фон с различными ошибками.

Отключите периферийные устройства

Система может не загружаться из‑за неисправности одного из подключённых устройств. Попробуйте отсоединить USB‑накопители, картридеры, принтеры, сканеры, камеры, микрофоны и прочую вспомогательную технику.

После отключения перезагрузите компьютер. Если не поможет, временно отключите клавиатуру и мышь, а затем снова нажмите на кнопку перезагрузки.

Проверьте статус загрузочного диска

В BIOS — так называется прослойка между Windows и аппаратной частью компьютера — могли сбиться настройки загрузки. Например, если в качестве источника файлов ОС указан неправильный диск, устройство просто не находит их при включении и поэтому не может запустить систему.

1. Перезагрузите компьютер.

2. Сразу после запуска нажимайте клавишу входа в BIOS, пока не увидите меню настроек. В зависимости от производителя ПК это может быть F2, F8, Delete или другая клавиша. Обычно нужный вариант отображается в нижней части экрана сразу при включении компьютера.

3. Попав в настройки BIOS, найдите раздел Boot (меню загрузки) и проверьте, установлен ли диск с системными файлами Windows на первое место в списке загрузки. Если нет, передвиньте его на самый верх. Внешний вид BIOS у вас может отличаться, но её структура всегда примерно одинакова.

4. Выберите вариант «Сохранить и выйти» (Save and Exit), чтобы применить изменения.

После этого компьютер перезагрузится и проблема может устраниться.

Сбросьте BIOS

Если предыдущий способ не помог, в системе мог произойти более масштабный сбой. В таком случае стоит выполнить сброс BIOS. Как это сделать, Лайфхакер уже писал. После этого файлы на накопителях и настройки Windows останутся нетронутыми. Но, скорее всего, вам придётся зайти в BIOS, найти раздел с параметрами времени и даты и настроить их заново.

Если загрузка начинается, но Windows зависает, перезагружается или появляется синий экран

Загрузке Windows могут мешать некорректные обновления, ошибки в драйверах, а также сторонние программы и вирусы.

Попробуйте запустить систему в безопасном режиме. Он активирует только базовые компоненты Windows без лишних драйверов и программ. Если проблема в последних, то система запустится и вы сможете её почистить.

Чтобы загрузить в безопасном режиме Windows 8 или 10, выключите компьютер, зажав кнопку питания, и включите его снова через несколько секунд. Повторяйте это действие до тех пор, пока на экране не появятся дополнительные варианты загрузки. Обычно требуется до трёх таких перезагрузок. Затем нажмите «Поиск и устранение неисправностей» → «Дополнительные параметры» → «Параметры загрузки» → «Перезагрузить». После очередной перезагрузки выберите «Безопасный режим».

Чтобы включить в безопасном режиме Windows 7, перезагрузите компьютер и сразу после запуска несколько раз нажмите клавишу F8 или Fn + F8 (на ноутбуках). В появившемся меню выберите «Безопасный режим».

Включив безопасный режим, удалите последние установленные программы и проверьте систему антивирусом. Если не поможет, откройте меню восстановления Windows в настройках и воспользуйтесь одним из доступных вариантов. Система направит вас подсказками.

Если ничего не помогло

Скорее всего, повреждены системные файлы Windows. Попробуйте восстановить их с помощью специальных средств.

Воспользуйтесь средой восстановления Windows

Это меню с инструментами для восстановления работы Windows. При проблемах с загрузкой система часто запускает его самостоятельно сразу после включения ПК. На экране появляется надпись «Автоматическое восстановление». В таком случае выберите «Дополнительные параметры» → «Поиск и устранение неисправностей» → «Дополнительные параметры».

Если ничего подобного не происходит, попробуйте вызвать среду восстановления вручную.

В Windows 7 и более старых версиях ОС нажимайте для этого клавишу F8 или Fn + F8 (на ноутбуках) сразу после запуска ПК. Когда на экране появится меню «Дополнительные варианты загрузки», выберите «Устранение неполадок компьютера» и воспользуйтесь вариантами восстановления, которые предложит система.

Чтобы войти в среду восстановления Windows 10 или 8, выключите компьютер, зажав кнопку питания, и включите его снова через несколько секунд. Повторяйте эти действия до тех пор, пока на экране не появится меню «Автоматическое восстановление». Обычно требуется до трёх перезагрузок. После входа в меню выберите «Дополнительные параметры» → «Поиск и устранение неисправностей» → «Дополнительные параметры».

Попав в среду восстановления, вы увидите несколько опций. Сделайте следующее.

1. Выберите «Восстановление при загрузке». Система попробует устранить проблемы самостоятельно.

2. Если не сработает, снова зайдите в среду восстановления и выберите опцию «Командная строка». В появившемся окне по очереди введите команды diskpart, list volume и exit. После каждой нажимайте Enter.

На экране появится таблица с локальными дисками. Обратите внимание, какой из них подписан как системный (диск с файлами Windows). Это важно, поскольку его буква может не совпадать с меткой системного диска в проводнике.

Если ни один диск не отмечен как системный, вычислите его по размеру: надо найти в списке том, чей объём совпадает с размером локального диска, на который установлена Windows. Если не помните или не знаете этого, лучше не выполняйте следующее действие и закройте командную строку.

Введите команду bcdboot C:\windows, заменив C на букву того диска, который является системным. Нажмите Enter и перезагрузите устройство.

3. Если не поможет, попробуйте другие доступные опции восстановления с помощью подсказок системы.

Воспользуйтесь загрузочным диском или флешкой

Если меню восстановления не открывается, можно запустить его с помощью загрузочного диска или флешки с Windows. Если у вас ничего из этого нет, придётся купить установочный диск ОС.

Но вы также можете воспользоваться другим компьютером, чтобы скачать образ Windows и записать его на флешку. Обратите внимание: для успешного восстановления разрядность образа Windows должна совпадать с разрядностью ОС на вашем ПК.

Когда подготовите носитель, используйте его для загрузки своего компьютера. Для этого вставьте флешку или диск и перезапустите машину. Сразу после запуска нажимайте клавишу входа в BIOS (F2, F8 или Delete).

Попав в настройки BIOS, найдите раздел Boot (меню загрузки) и установите на первое место в списке устройств флешку или диск с Windows.

Выберите вариант «Сохранить и выйти» (Save and Exit), чтобы применить изменения и перезапустить ПК.

Когда устройство загрузится со съёмного носителя, нажмите «Далее» и выберите «Восстановление системы».

Теперь попробуйте «Восстановление при загрузке» и другие опции, перечисленные в предыдущем пункте этой статьи.

Если средства восстановления не помогают, остаётся переустановить Windows с помощью вставленного диска или флешки. В процессе все данные на системном диске будут удалены, зато ОС, скорее всего, заработает.

Чтобы переустановить систему, перезагрузите устройство, нажмите «Установить» и следуйте инструкциям на экране.

Если переустановка Windows не помогает, скорее всего, проблема в железе компьютера. В таком случае обратитесь в сервисный центр.