Arranque e UEFI

Artigo
12/21/2024

Importante

Algumas informações nesta seção podem se aplicar apenas ao Windows 10 Mobile e determinadas arquiteturas de processador.

Um dispositivo que executa o Windows 10 tem vários requisitos para inicializar no sistema operacional. Depois que o firmware do dispositivo inicializa todo o hardware, o dispositivo precisa garantir que haja energia suficiente para inicializar. Em seguida, o dispositivo precisa garantir que o dispositivo está inicializando no sistema operacional apropriado, dependendo se o usuário deseja executar uma atualização ou uma restauração no dispositivo, ou se o usuário deseja inicializar o dispositivo no sistema operacional principal.

Para acomodar cada um desses cenários, o processo de inicialização do Windows 10 usa os seguintes componentes:

Carregadores de inicialização de firmware fornecidos pelo fornecedor do Sistema em Chip (SoC).
Ambiente UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) fornecido pelo fornecedor de SoC.
Gestor de Arranque do Windows fornecido pela Microsoft.

Este artigo fornece uma visão geral do processo de inicialização e descreve os carregadores de inicialização do firmware SoC, UEFI e Gerenciador de Inicialização do Windows com mais detalhes.

Visão geral do processo de inicialização

Quando um dispositivo Windows 10 é ligado, ele passa pelo seguinte processo de alto nível:

O dispositivo é ligado e executa os carregadores de inicialização de firmware específicos do SoC, que inicializam o hardware no dispositivo e fornecem funcionalidade de piscamento de emergência.
Os carregadores de inicialização do firmware inicializam o ambiente UEFI e entregam o controle para aplicativos UEFI escritos pelo fornecedor de SoC, Microsoft e OEMs. Esses aplicativos podem utilizar drivers e serviços UEFI.
O ambiente UEFI inicia o Gerenciador de Inicialização do Windows, que determina se a inicialização deve ser inicializada no modo de atualização de imagem FFU (Full Flash Update) ou no modo de redefinição do dispositivo, no sistema operacional de atualização ou no sistema operacional principal.

O diagrama a seguir ilustra esse processo em um alto nível.

visão geral do processo de inicialização para Windows Phone.

A seguir estão mais detalhes sobre alguns dos componentes neste diagrama:

O sistema operacional de atualização é um ambiente de sistema operacional mínimo fornecido pela Microsoft. Este sistema operacional é usado especificamente para instalar atualizações.
O modo de gravação de imagem FFU (Full Flash Update) refere-se a uma aplicação UEFI que grava uma imagem de sistema operativo no dispositivo de armazenamento. A Microsoft fornece um aplicativo de atualização UEFI que pode ser usado em cenários fora da fabricação. Os OEMs também podem implementar seu próprio aplicativo de atualização UEFI. Para obter mais informações, consulte capturar e aplicar imagens do Windows Full Flash Update (FFU).

Carregadores de inicialização de firmware SoC

Os carregadores de inicialização do firmware SoC inicializam o conjunto mínimo de hardware necessário para que o dispositivo seja executado. Os carregadores de arranque do firmware do SoC são projetados para terminar o mais rápido possível, e nada é exibido no ecrã enquanto eles estão em execução. Após a conclusão dos bootloaders do firmware SoC, o dispositivo entra no ambiente UEFI.

Os carregadores de inicialização do firmware SoC também contêm um recurso de flash de emergência que permite que os dispositivos sejam atualizados quando o ambiente de inicialização não estiver estável e a atualização baseada em imagem FFU (Full Flash Update) usando a ferramenta de flash fornecida pela Microsoft não for possível. O "flashing" de emergência requer ferramentas específicas para o SoC. Para obter mais informações, entre em contato com o fornecedor de SoC.

UEFI

O Windows 10 utiliza a UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) para suportar a transferência do controle do sistema do carregador de inicialização do firmware SoC para o sistema operacional. O ambiente UEFI é um sistema operacional de inicialização mínimo no qual os dispositivos são inicializados e o sistema operacional Windows 10 é executado. Para obter mais informações, consulte UEFI no Windows.

Noções básicas sobre o Gerenciador de Inicialização do Windows

O Gerenciador de Inicialização do Windows é um aplicativo UEFI fornecido pela Microsoft que configura o ambiente de inicialização . Dentro do ambiente de inicialização, aplicativos de inicialização individuais iniciados pelo Gerenciador de Inicialização fornecem funcionalidade para todos os cenários voltados para o cliente antes da inicialização do dispositivo.

Importante

Todos os componentes dentro do ambiente de inicialização são fornecidos pela Microsoft e não podem ser modificados, substituídos ou omitidos pelos OEMs.

Os aplicativos de inicialização implementam funcionalidade para os seguintes cenários:

Carregar a bateria do dispositivo antes do arranque.
Captura e guarda de despejos de memória offline (apenas para compilações de programador).
Piscando o dispositivo com uma nova imagem.
Redefinir o dispositivo.
Atualizar o dispositivo.
Inicializar o dispositivo para o sistema operativo principal.

O diagrama a seguir ilustra algumas das principais partes do processo que o Boot Manager segue depois de ser iniciado pelo ambiente UEFI.

processo do gerenciador de inicialização para Windows Phone.

As etapas a seguir descrevem esse processo com mais detalhes:

Depois que o ambiente UEFI inicia o Gerenciador de Inicialização, o Gerenciador de Inicialização inicializa bibliotecas de inicialização, lê o banco de dados de configuração de inicialização para determinar quais aplicativos de inicialização devem ser executados e em que ordem executá-los. O Gestor de Arranque inicia aplicações de arranque sequencialmente e cada aplicação sai de volta para o Gestor de Arranque depois de terminar.

As bibliotecas de inicialização são bibliotecas de funções que se estendem sobre a funcionalidade UEFI existente e projetadas para serem usadas no ambiente de inicialização. Apenas as aplicações de arranque, que são iniciadas pelo Gestor de Arranque, têm acesso às bibliotecas de arranque.
O Boot Manager primeiro captura quaisquer combinações de botões de hardware reservadas que são pressionadas pelo usuário.
Em imagens de SO não comerciais, o Gestor de Arranque do Sistema executa em seguida uma aplicação de arranque de memória em caso de falha offline que permite ao dispositivo capturar um instantâneo da memória física da sessão anterior do SO. Quando o dispositivo é reiniciado de forma anormal, a memória da sessão anterior do SO é preservada durante a reinicialização. Quando isso acontece, o aplicativo de despejo de memória offline salva essa memória e a transforma em um arquivo de despejo de memória offline, que pode ser transferido para fora do dispositivo e analisado. Se o dispositivo não tiver reposto anormalmente na sessão anterior do SO, a aplicação de despejo de falhas offline é encerrada imediatamente.
Em todas as imagens do SO, o Gestor de Arranque executa mobilestartup.efi em seguida. Esta aplicação executa várias bibliotecas de arranque, algumas das quais só são executadas no primeiro arranque (por exemplo, para provisionar a política de arranque seguro) ou apenas em imagens não comerciais (por exemplo, para entrar no modo de armazenamento em massa USB). As seguintes bibliotecas são sempre executadas:
1. Primeiro, mobilestartup.efi executa a biblioteca que implementa o carregamento de bateria UEFI. Esta biblioteca permite que o usuário carregue seu dispositivo enquanto o dispositivo está no ambiente de inicialização (ou é percebido como sendo desligado). Esta biblioteca é executada primeiro para garantir que o dispositivo tem energia suficiente para inicializar totalmente. Para obter mais informações sobre cenários que envolvem o aplicativo de carregamento de bateria, consulte Carregamento de bateria no ambiente de inicialização.
2. Em seguida, mobilestartup.efi executa as bibliotecas que implementam flashing, redefinição de dispositivo e atualizações. Essas bibliotecas determinam se o dispositivo deve arrancar no modo de atualização ou de redefinição do dispositivo, ou se o dispositivo deve continuar para o Sistema Operativo de Atualização ou o Sistema Operativo Principal.
Se o mobilestartup.efi não arrancar para o modo intermitente ou de redefinição do dispositivo, o Gerenciador de Arranque arrancará no Sistema Operacional Principal ou no Sistema Operacional de Atualização.