Egy operációs rendszer nélküli dologra hogyan lehet feltölteni programot, vagy beprogramozni?

Létrehoznak egy Biost.

A BIOS az angol Basic Input Output System rövidítése, ami magyarul alapvető bemeneti-kimeneti rendszert jelent, és a számítógép szoftveres és hardveres része közötti interfész megvalósítására szolgál. Fizikailag az alaplapon lévő BIOS, az egyes bővítőkártyákon található BIOS és ezek eszközmeghajtói alkotják a számítógép BIOS-át. Ezek közül az alaplap BIOS-a a BIOS legfontosabb része, mert ez tartalmazza az alapvető konfigurációs beállításokat és hajtja végre a diagnosztikai ellenőrzéseket.

wikipedia:

A BIOS-t egy, az alaplapon elhelyezkedő integrált áramkör tartalmazza (a régebbi típusokban ROM-ba égetve, később EEPROM, manapság Flash RAM-ban). A BIOS chipjének a kapacitását megabitekben (Mb) mérjük, egy chip általában 1-4 Mb memóriát tartalmaz. Két része van: fix rész, variábilis rész.

Persze, ahogy tették azt az első gépekkel az 1940-es évek végén, 50-es évek elején. És azért születtek meg a fordító programok mert kicsit nehézkes volt. És akkor kezdtek megszületni a programozási nyelvek is. Az operációs rendszer meg mégkésőbb jelent meg, amikor már volt értelme, hogy lehetett "sok fájl" a számítógépen, meg az 1960-as évek végétől amikor már volt akkora kapacítású gép, hogy több feladatot tudott "egyidőben" végezni (multi task környezet). Majd az 1970-es évek elejétől 1974 körül megjelent a virtuális gép is.

Egyébként még mi is használtunk olyan gyakorló kitteket amin volt pár billentyű egy néhány karakteres hétszegmens kijelző és volt benne egy teljsen programozható mikorszámítógép. Simán be lehetett vinni a kézzel lefordított programot, végrehajtotta megcsinálta amit akartunk.

A számítógép indulásakor a firmware (BIOS vagy UEFI) utolsó lépésként keresi a lemezen, hogy milyen programot kell elindítani. Ez az UEFI előtt azt jelentette, hogy a beállításokban meghatározott sorrendben vizsgálta a lemezeket, és a lemez ún. boot szektorát beolvasta és elindította. (Már amennyiben az meg volt jelölve rendszertöltésre alkalmasként) Ebben a szektorban van/volt 512 bájtnyi kód, aminek a feladata az operációs rendszer betöltése. Az UEFI hasonlóan működik (nem ismerem így a részleteit), illetve képes hagyományos boot szektor indítására is.

Ez alapján válaszolva a kérdésedre: úgy kell megírnod a programot, hogy az első 512 bájtnyi kód gondoskodik a program többi részének a betöltéséről. Nyilván nem egy exe program lesz egy ilyen, hanem valami olyan, amit a célprocesszor közvetlenül tud futtatni. Ez a kód végzi el aztán a rendszermag betöltését és elindítását, ami meg a saját indulása közben felépíti magát a rendszert. Gyakorlatilag bárhogy is nézem, egy mini operációs rendszer írása ilyenkor is a feladat.

És mégis milyen gépről van szó? Vannak például olyan kis PIC-ek ( [link] ), amikre ráégeted a programot, elindul az eszköz és már fut is rajta a program.

Alapvetően az Arduino ( [link] ) is olyan, hogy a hozzá mellékelt asztali szoftverrel tudod a bootloadert elindítani, ami betölti a programodat.

Egy Raspberry PI viszont gyakorlatilag ugyanúgy bootol be, mint egy PC. Van benne egy mondjuk egy SD kártya, azon egy Linux alapú rendszer, a chip pedig tudja, hogy hol keresse a rendszer bootloaderét. Onnantól már csak be kell töltenie a rendszert.

#6 - Egyrészt my bad, tényleg a PC-re fókuszáltam.

Másrészt viszont a legtöbb számítógép indítási sémája hasonló: egy hardverközeli firmware inicializálja az eszközt, majd utolsó lépésként keresi az operációs rendszert valamelyik háttértárolón. Az elv gyakorlatilag ugyanaz mindenhol, a komponensek nevei és az operációs rendszer keresésének és töltésének módja tér el. (pl. BIOS, UEFI, Boot Loader, iBoot, stb)

Az Arduino más téma, oda tényleg a komplett programot írjuk fel, viszont abban a környezetben nem is a hagyományos értelemben történő operációs rendszer töltés történik. Ilyen típusú eszközökben van többnyire valamilyen ROM, ami csak speciális körülmények között (és sokszor korlátos alkalommal) írható, vagy másképp programozható. Ilyen eszközökhöz vannak fejlesztőkészletek, amikkel a célprocesszornak megfelelő tárgykódra fordított firmware-t fel lehet írni. Ilyen esetben az indítás egyszerű: bekapcsolást (vagy reset-et) követően a processzor egyszerűen elkezdi végrehajtani a firmware kódját az első utasítástól kezdődően.

Mielőtt leidiótázod a másikat, érdemes ellenőrizned a saját tudásodat is, mert esetleg rólad derül ki, hogy feleslegesen okoskodsz.