Lancement d'un PC

Séquence de démarrage d’un PC : Du BIOS à l’OS

Vue d’ensemble

Le démarrage d’un PC suit une séquence bien orchestrée d’instructions et de programmes qui se passent le relais pour transformer une machine inerte en un environnement informatique complet.

Processus traditionnel BIOS/MBR

Phase 1 : Initialisation matérielle (BIOS)

Au démarrage, le processeur exécute sa première instruction à une adresse fixe en ROM où se trouve le BIOS (Basic Input/Output System). Le BIOS effectue le POST (Power-On Self Test) pour vérifier l’intégrité du matériel : RAM, processeur, cartes d’extension. Il initialise ensuite les contrôleurs essentiels et configure les paramètres matériels de base.

Phase 2 : Recherche du périphérique de démarrage

Le BIOS consulte sa configuration pour déterminer l’ordre de démarrage (disque dur, CD-ROM, USB, réseau). Il lit le MBR (Master Boot Record) situé dans les 512 premiers octets du périphérique de démarrage choisi.

Structure du MBR (512 octets)

Le MBR complet fait 512 octets, structuré ainsi :

446 octets : code de démarrage (bootcode)
64 octets : table des partitions (4 entrées de 16 octets chacune)
2 octets : signature de fin (0x55AA)

Table des partitions (64 octets)

Chaque entrée de partition (16 octets) contient :

Octet 0 : Flag de boot (0x80 = partition active, 0x00 = inactive)
Octets 1-3 : Adresse CHS de début (format obsolète)
Octet 4 : Type de partition (0x83 = Linux, 0x07 = NTFS, etc.)
Octets 5-7 : Adresse CHS de fin
Octets 8-11 : LBA de début (32 bits)
Octets 12-15 : Taille en secteurs (32 bits)

Signature de fin (2 octets)

Les 2 derniers octets contiennent 0x55AA (little-endian), indiquant au BIOS que le secteur est un MBR valide.

Phase 3 : Chargement du bootloader

Le code du MBR, limité à 446 octets, charge un bootloader plus sophistiqué situé ailleurs sur le disque. Ce bootloader présente souvent un menu permettant de choisir entre plusieurs systèmes d’exploitation.

Processus moderne UEFI/GPT

Différences principales avec BIOS/MBR

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) remplace le BIOS traditionnel et utilise GPT (GUID Partition Table) au lieu du MBR.

Structure GPT

Secteur 0 : MBR protecteur (compatibilité)
Secteur 1 : En-tête GPT principal
Secteurs 2-33 : Table des partitions (128 entrées de 128 octets)
Fin du disque : Sauvegarde de l’en-tête et table GPT

Partition système EFI (ESP)

Au lieu du code dans le MBR, UEFI utilise une partition FAT32 spéciale (ESP) qui contient :

/EFI/BOOT/BOOTX64.EFI (bootloader par défaut)
/EFI/Microsoft/Boot/bootmgfw.efi (Windows)
/EFI/ubuntu/grubx64.efi (Linux)
Variables UEFI stockées en NVRAM

Processus de démarrage UEFI

Firmware UEFI s’initialise
Lecture GPT au lieu du MBR
Montage ESP comme système de fichiers
Lecture NVRAM pour connaître l’ordre de boot
Exécution directe du fichier .efi choisi
Le bootloader .efi charge l’OS

Avantages d’UEFI/GPT

Disques > 2TB (adressage 64 bits)
128 partitions au lieu de 4 primaires
Secure Boot (vérification cryptographique)
Démarrage réseau intégré
Interface graphique pendant le boot
Pilotes UEFI pour accès matériel avancé

Phases communes : Chargement de l’OS

Phase 4 : Chargement du noyau/kernel

Le bootloader lit la configuration, localise les fichiers du noyau du système d’exploitation sur le disque, et les charge en mémoire.

Fichiers du kernel :

Linux : vmlinuz (kernel compressé), initramfs
Windows : ntoskrnl.exe (kernel NT), hal.dll

Phase 5 : Initialisation du système d’exploitation

Le kernel/noyau prend le contrôle et effectue :

Initialisation des structures de données internes
Activation de la gestion mémoire virtuelle
Détection et configuration matérielle
Chargement des pilotes nécessaires
Montage du système de fichiers racine
Lancement du premier processus utilisateur (init/systemd)

Rôles du kernel

Gestion mémoire : allocation, pagination, mémoire virtuelle
Ordonnancement : gestion des processus et threads
Pilotes matériels : communication avec périphériques
Système de fichiers : accès disques, permissions
Appels système : interface pour les programmes utilisateur
Sécurité : contrôle d’accès, isolation des processus

Phase 6 : Démarrage des services

Le système d’init lit ses fichiers de configuration et lance séquentiellement les services système : gestionnaire de réseau, serveurs, interface graphique. Chaque service peut dépendre d’autres services, créant un graphe de dépendances.

Conclusion

Cette séquence transforme progressivement une machine inerte en un environnement informatique complet, chaque étape préparant et lançant la suivante dans une chaîne de confiance et de responsabilités bien définie. Le passage du BIOS/MBR traditionnel vers UEFI/GPT représente une modernisation importante qui élimine les contraintes archaïques tout en apportant flexibilité et sécurité.