Was ist ein Lader?

So ziemlich jede Software, die Sie sich wünschen, sowie eine Menge Software, die Sie nicht benötigen, finden Sie im Internet. Da tut es dir aber nicht so gut. Um ein Programm ausführen zu können, müssen Sie es zuerst herunterladen und installieren. Sobald die Software auf Ihrer Festplatte gespeichert ist, können Sie sie ausführen.

Das Problem ist, dass Speichermedien, selbst Hochgeschwindigkeits-SSDs, im Vergleich zu einer CPU ziemlich langsam sind und Daten nicht schnell genug für eine akzeptable Leistung bereitstellen können. Um die Software ausführen zu können, muss der auszuführende Code in den Speicher geladen werden. Das ist die Aufgabe eines Laders.

Ein Loader ist eine Komponente des Betriebssystems. Es ist wichtig, jede Anwendung zu starten, da sie das Programm in den Speicher lädt und es für die Ausführung vorbereitet. Der Loader wird immer im Speicher gehalten, damit Programme so schnell wie möglich geladen werden können.

Zum Booten muss das Betriebssystem in den Systemspeicher geladen werden. Dies ist die Aufgabe eines bestimmten Ladeprogrammtyps, der als Bootloader bezeichnet wird. Eingebettete Systeme verwenden nicht unbedingt einen Lader. Dies ist typischerweise bei Low-Level-Systemen ohne Betriebssysteme der Fall, die Code direkt von Speichermedien, typischerweise EPROM oder Flash-Speicher, ausführen.

Ein Grenzfall

Virtueller Speicher ist eine Funktion moderner Betriebssysteme, die die physikalische Adresse der Daten vor dem System und dem Programm verbirgt. Der wesentliche Vorteil hierbei ist, dass das Betriebssystem dadurch einen Teil des Arbeitsspeichers aus dem physikalischen Arbeitsspeicher „auslagern“ kann. Stattdessen speichert es sie auf der Festplatte.

Paging wird normalerweise nur durchgeführt, wenn dem Computer der Arbeitsspeicher ausgeht. Dies ist nützlich, da ein Computer mehr RAM verwenden kann, als er hat. Ohne diesen Prozess würde mindestens ein Programm abstürzen, da es die benötigten Daten nicht speichern könnte. Der Nachteil ist, dass das Speichermedium immer noch langsam ist, sodass die Leistung stark beeinträchtigt wird, wenn die verschobenen Daten benötigt werden. Damit kann der Lader allerdings ein bisschen tricksen. Anstatt die erforderlichen Daten in den Arbeitsspeicher zu laden, kann es den virtuellen Speicherplatz erstellen und ihn dem Datenspeicherort auf der Festplatte zuordnen.

Dies würde dazu führen, dass das Programm sofort geladen erscheint, obwohl dies noch nicht geschehen ist. Das Programm ist jetzt noch nicht einsatzbereit, auch wenn es so aussehen könnte. Dies muss nicht unbedingt ein Problem für eine unnötige Hintergrundaufgabe sein, aber es ist ein Problem, wenn es sich um eine Anwendung handelt, die der Benutzer verwenden möchte. In diesem Fall würde der Trick keinen Vorteil bringen.

Ein weiterer Grund ist, dass das System normalerweise beim Öffnen eines Programms über ausreichend RAM verfügt. Die meisten Leute lassen ihren Computer nicht ständig mit 99 % RAM-Auslastung laufen. Selbst diejenigen, die dies tun, werden wahrscheinlich tatsächlich wollen, dass das Programm, das sie gerade geladen haben, funktioniert, und würden es vorziehen, ein anderes Programm ausgelagert zu bekommen.

Verantwortlichkeiten eines Laders

Die genauen Schritte eines Loaders hängen vom jeweiligen Betriebssystem ab. Ein einfacher UNIX-Loader hat fünf Hauptfunktionen. Die erste besteht darin, Validierungsprüfungen durchzuführen. Dies erfordert ausreichend physischen Speicher und die erforderlichen Berechtigungen. Als nächstes bildet der Lader die Daten tatsächlich im Speicher ab. Typischerweise erfolgt dies durch Übertragen der Daten in den Hauptspeicher. Wie oben erwähnt, könnte der Speicher theoretisch im Handumdrehen auf den Laufwerksort gemappt werden.

Anwendungen können mit Befehlszeilenargumenten ausgeführt werden. Dies sind optionale Flags, die auf bestimmte Verhaltensweisen oder Funktionen hinweisen, die standardmäßig nicht aktiviert sind. Das Flag -h wird häufig verwendet, um eine textbasierte Hilfedatei zu drucken, anstatt das Programm auszuführen. Diese Argumente müssen auch in den Speicher geladen werden. Die Register müssen initialisiert werden, wie z. B. der Stapelzeiger. Schließlich springt der Lader zur ersten Anweisung des Programms, um es zum Laufen zu bringen.

Abschluss

Ein Loader ist Teil eines Betriebssystems. Es ist für das Laden von Anwendungen vom Speicher bis zum Hauptspeicher verantwortlich. Seine Aufgaben erstrecken sich auch auf die Aufnahme des Programmbetriebs. Dies bedeutet, dass Register initialisiert und die erste Anweisung des Programms aufgerufen werden muss. Es wird als Bootloader bezeichnet, wenn der Loader für das Laden des Betriebssystems selbst verantwortlich ist.