Ускорение загрузки Windows XP

Не любит "хардкорный" пользователь персонального компьютера ждать. Хочется ему, чтобы стоящая на рабочем столе крайне дорогая его сердцу и кошельку железяка работала минимум, как суперкомпьютер из Лос-Аламоса, мгновенно отзываясь на все его действия.

Моделирование ядерной зимы его, конечно, не интересует, а вот пошмалять по приятелям из базуки в самом навороченном спинномозговом "шутере" - святое дело. Процессор бы помощнее - я б их точно всех... И грезит он днем и ночью об очередном апгрейде - являются ему валяющийся на дороге бесхозный чемодан, набитый зелеными "буказоидами", и неожиданное наследство от давшей дуба пятиюродной бабушки троюродного дяди:

Пока же - в ожидании манны небесной - BIOS изучен вдоль и поперек, разогнано все, вплоть до вентиляторов и флопповодов, а при взгляде на холодильник на лице рождается коварная ухмылка: этот бы компрессор да в дело пустить - Celeron охлаждать... Шестьдесят кадров в секунду в "Кваке" уже не котируются - подавай ему все сто!

Дефрагментация жесткого диска после очередного сноса разложившейся Windows так ни разу и не была проведена, поскольку потратить на это дело лишних 30-40 минут просто кощунство! На самом видном месте разложены ярлыки к программам, предназначенным для ускорения работы ОС - всяческим TweakUI, WinBoost, TweakDUN и прочим.

Правда, последний раз именно эксперименты с ними и привели к скоропостижной кончине Windows, но зато теперь драйвер системного устройства "руки юзера" глючит гораздо меньше.

Но больше всего раздражает то, что несмотря на все усилия по разгону каждый раз при включении ПК надо ждать, пока он загрузится - ну что за фигня, почти по минуте сидеть без дела приходится, теребя в руке джойстик! Так и неврастеником стать недолго!!! На скорость загрузки системы никакими настройками и хитростями заметно повлиять практически не удается.

Спасает от дурдома только режим StandBy - из него машина просыпается всего за несколько секунд, которые хоть и с трудом, но пережить все же можно. Но ведь не каждый же раз им можно пользоваться - "винда" без перезагрузки очень быстро становится неуправляемой, да и страшновато надолго оставлять без присмотра включенный в нашу отечественную сеть агрегат, который, можно сказать, является единственной радостью в жизни. Нет счастья в этом мире, короче говоря...

Это, конечно, крайний случай, и основная масса пользователей более терпелива, но именно медлительность Windows 2000 в свое время стала одной из причин непопулярности у домашнего пользователя этой довольно надежной ОС. И дело не только в повышенной требовательности к ресурсам системы - с этим еще можно было как-то справиться, прикупив побольше памяти. Особенно неприятен был чрезмерно долгий процесс ее загрузки и выключения: на вполне современных компьютерах порой приходилось ждать появления Рабочего стола по полторы минуты!

И это при том, что Windows 98 загружалась максимум секунд за тридцать, а "Миллениум", из которого почти выкорчевали DOS-составляющую, - и того быстрее. Разумеется, если бы преемник Windows 2000 был бы столь же вялым при загрузке, это стало бы серьезным фактором, препятствующим давно задуманному Microsoft переводу на платформу NT избалованных стремительностью и легкостью Windows 9x домашних пользователей. А ведь ставка разработчиками Windows XP делалась главным образом на них - именно эта категория потребителей способна сегодня принести корпорации наибольшие дивиденды.

И именно домашний пользователь придает большое значение скорости работы самой ОС вообще и быстроте ее загрузки в частности. На рабочем месте, в принципе, не так важно - десять секунд надо ждать появления кнопки "Пуск" или три минуты: солдат спит, служба идет.

Тем более что потратить эти несколько минут на загрузку системы нужно всего раз или два в день. А вот дома, когда нетерпеливому подростку хочется после школы поскорее залезть в интернет, пока родители не пришли и не увидели, что он там высматривает, - тут уже каждая секунда на счету.

И чтобы не распугать простых пользователей долгими утомительными загрузками, создатели Windows XP постарались на славу - впервые одним из приоритетных направлений при создании ОС было именно сокращение времени, необходимого на запуск системы, а так же на вывод ее из режимов StandBy и Hybernate.

Теория

При создании Windows XP была поставлена задача добиться на типичном домашнем десктопе таких показателей:

- выход из режима Standby (S3) - не более 5 секунд;

- выход из режима Hibernate (S4) - не более 20 секунд;

- обычная загрузка до рабочего состояния - не более 30 секунд.

Разумеется, без некоторых исключений обойтись невозможно, это разработчики признали сразу. Например, ПК с дисками сверхвысокой емкости, с некоторыми SCSI-адаптерами, с RD-Ram, памятью ECC или с локализованной для использования иероглифов ОС должны грузиться чуть медленнее, но среднестатистический ПК с Windows XP никак не должен проигрывать по этому показателю системам семейства 9x. Собственно говоря, все это оказалось сегодня осуществимо на более или менее современных компьютерах - благодаря внедрению в жизнь требований технологий OnNow и ACPI. А вот что конкретно было сделано и удалось ли задуманное Microsoft или нет, мы и попробуем разобраться.

Ход полной загрузки Windows XP можно условно разделить на четыре этапа:

- загрузка основных файлов ОС в память;

- инициализация устройств;

- регистрация пользователя (Winlogon), старт системных служб и оболочки Explorer;

- загрузка дополнительного программного обеспечения.

Поскольку набор автоматически загружаемых на старте системы программ на каждом ПК разный, то завершением загрузки непосредственно операционной системы логично считать окончание загрузки ее оболочки - Проводника, когда на экране появляется Рабочий стол. Поэтому за крайние точки отсчета при измерении времени были приняты момент нажатия кнопки Power и момент появления ярлыков на Рабочем столе.

Если рассмотреть более детально получившийся в итоге серьезных усовершенствований ход загрузки Windows XP, то для условного среднего ПК она состоит из следующих процессов, часть которых протекает параллельно:

- начальная инициализация (в частности - дисков) - в Windows XP составляет около 2 секунд против 8 в Windows 2000;

- инициализация драйверов устройств - зависит от конкретной системы, порядка 4 секунд;

- новинка Windows XP - упреждающее чтение "Prefetching", при котором с диска заранее считываются еще не затребованные   данные; осуществляется параллельно с инициализацией устройств - около 6 секунд;

- инициализация реестра и файла подкачки - еще пара секунд;

- инициализация видеоподсистемы и установка нужного разрешения экрана - тоже порядка пары секунд;

- регистрация пользователя и запуск служб - около 8 секунд;

- старт оболочки Explorer - 2 секунды.

Как видите, в идеале должно получаться не более 20-30 секунд, что вполне сравнимо со временем загрузки гораздо более простых систем Windows 9x. А все за счет того, что в Windows XP ускорение происходит буквально на всех этапах загрузки благодаря таким приемам, как упреждающее чтение данных, параллельная инициализация устройств, параллельное выполнение различных этапов загрузки, отложенный запуск ряда служб, исключение ряда компонентов из процесса загрузки, объединение некоторых сервисов в один общий процесс, да и при регистрации пользователя более не требуется обязательное завершение инициализации сети, а обращение к сетевым ресурсам при загрузке сведено до минимума.

Кроме того, Windows XP поддерживает спецификацию Simple Boot Flag, благодаря которой автоматически сокращается время, необходимое BIOS для проведения процедуры самотестирования POST в случае, если предыдущая загрузка ОС была успешной. Улучшен системный загрузчик ntldr, который теперь умеет кэшировать данные о файлах и директориях, чтобы сократить обращения к диску при загрузке.

Это приводит к четырехкратному ускорению его работы по сравнению с Windows 2000. Причем если на ПК установлено две ОС - Windows 2000 и Windows XP, то этот эффект (но только этот - связанный с усовершенствованием ntldr) коснется и "винтукея", так как его загрузчик будет переписан более продвинутым. Кстати, благодаря новым особенностям ntldr ускорился и выход системы из спящего режима. Ну и кроме того, имеется ряд мелких доработок: например, ускорена инициализация реестра, уменьшено время на поиск PS/2-клавиатур, а если у вас имеется сетевая карта, не подключенная к сети, то это обстоятельство также более не будет вызывать задержек загрузки.

Оптимизирована управление питанием во многих аспектах, в частности, улучшена работа спящего режима Hibernation - теперь в файл-образ оперативной памяти не сбрасываются пустые страницы, алгоритм его компрессии улучшен, при записи на диск файла hyberfil.sys используется режим DMA, а запись на диск и компрессия идут параллельными процессами. Обновлен алгоритм оповещения устройств и приложений об изменении режима электропитания. В результате ускорена не только обычная загрузка, но и пробуждение ПК из спящего и ждущего режимов.

Но особого внимания заслуживает ключевой режим упреждающего чтения - Prefetching. В предыдущих системах во время загрузки при инициализации драйверов, загрузке сервисов и оболочки данные с диска в память загружались последовательно, по мере поступления запросов на них.

Теперь же Windows XP параллельно с выполнением других операций заранее считывает эти данные, не дожидаясь запроса, что приводит к самому значительному эффекту. Этот интеллектуальный алгоритм упреждающего чтения применяется и к запуску программ - после первого запуска каждой программы создаются специальные сценарии их загрузки (они хранятся в папке \Winnt\Prefetch), в которых описано, какие файлы нужно заранее поместить в память.

Эти же файлы, вернее, их некий общий знаменатель - файл \Winnt\Prefetch\layout.ini - используется затем дефрагментатором для оптимизации расположения файлов на диске, что еще больше сокращает время загрузки.

Кстати, вы можете сами проверить, насколько эффективен этот механизм применительно к загрузке ОС - отключить Prefetching можно, установив в разделе реестра HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Memory Management\PrefetchParameters параметр "EnablePrefetcher" равным "0".

Непосредственно же сам протокол загрузки ОС фиксируется в файле %WinDir%\Prefetch\notosboot-B00DFAAD.pf, который для большей объективности содержит сведения о последних 8 запусках ОС и обновляется каждый раз спустя 1 минуту после загрузки системы (мониторинг завершается через 10 секунд после начала загрузки оболочки Explorer, так что под него попадают и некоторые автозагружаемые программы). Если его удалить, то следующая загрузка не будет использовать упреждающее чтение и вы, скорее всего, обнаружите, что система грузится почти в два раза медленнее.

Но и это еще не все. В Windows XP появилась новая функция BootDefrag (или BootOptimize), суть которой заключается в следующем. Поскольку дефрагментация и оптимизация расположения на диске файлов, нужных системе во время загрузки, решающим образом влияет на весь процесс загрузки ОС, а пользователю часто лениво самому запускать дефрагментатор (не то чтобы даже часто, а почти всегда), то система теперь умеет сама - так сказать, без участия оператора - оптимизировать эти файлы, причем не как ей вздумается, а основываясь на данных все тех же файлов notosboot-B00DFAAD.pf и layout.ini.

Правда, происходит автоматическая дефрагментация при простое системы - если пользователь 10-30 минут после загрузки ОС не производил никаких операций. А потому может случиться так, что на вашей интенсивно используемой системе файлы окажутся не оптимизированы.

Проверить, произошла ли оптимизация, можно, заглянув в реестр - если в разделе HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Dfrg\BootOptimizeFunction стоит параметр "OptimizeComplete"="Yes", то дефрагментация была произведена. Если же этого пока не случилось, то просто перегрузите ПК и оставьте его минут на тридцать в одиночестве - Windows сама все сделает, и ускорение следующей загрузки будет заметно даже на глаз.

Только запомните, что перед оптимизацией ПК со свежеустановленной ОС должен иметь в своем багаже хотя бы три перезагрузки для накопления нужных данных. Штатный дефрагментатор Windows XP не отменяет эту оптимизацию, так что пользоваться им можно без опаски.

Если же вы сомневаетесь, работает ли вообще у вас эта функция, или хотите ее отключить, то проверьте в реестре наличие параметра, включающего BootDefrag: HKEY_LOCAL_MACHINE\SOFTWARE\Microsoft\Dfrg\BootOptimizeFunction - параметр "Enable"="Y".

В принципе, если система уже однажды оптимизирована и файлы на диске расположены должным образом, то вряд ли есть смысл оставлять эту функцию и дальше работающей - ее отключение может еще немного ускорить загрузку.

Практика

Но, к сожалению, желаемое не всегда соответствует действительному. Для того же, чтобы выяснить, как обстоят дела в реальности, на вполне конкретных компьютерах, а не на абстрактных системах из тестовых лабораторий в Редмонде, придется самолично вооружиться секундомером и небольшой утилиткой, позволяющей максимально объективно измерять время загрузки системы и по результатам мониторинга принудительно проводить оптимизацию загрузочных файлов.

Называется она BootVis, а скачать ее можно отсюда - wwwmicrosoft.com/hwdev/fastboot/download/BootVis_File.exe. Утилита эта примечательна во всех отношениях и вызвала своим недавним появлением настоящий фурор в некоторых сетевых конференциях. Во всех новостях утверждалось, что после ее использования система начинает грузиться на 30%, а то и на все 50% быстрее. О том, насколько это справедливо, мы еще поговорим, а пока нас интересует ее работа в части мониторинга загрузки ОС.

Помимо того, что BootVis очень наглядным образом показывает, сколько и на какой этап загрузки системы уходит времени (например, параллельность выполнения этих этапов на ее графиках наблюдается более чем отчетливо), она умеет отображать график загрузки центрального процессора при старте системы, график дисковых операций ввода-вывода, график задержек при загрузке драйверов и еще ряд данных, полезных не только для удовлетворения собственного любопытства, но и для выяснения причин заторов системы во время ее загрузки.

Аналогичная информация выводится и для режимов StandBy и Hibernate - на временной шкале прекрасно прослеживается весь процесс засыпания и пробуждения компьютера. Сведения, которые выводит программа, кстати говоря, не ограничиваются лишь графиками - еще более детальную информацию по каждому этапу загрузки ОС можно получить, если воспользоваться контекстным меню, появляющимся при щелчке правой кнопкой мыши на том или ином участке графика.

Пользоваться программой очень легко, да и инсталляции она не требует - достаточно распаковать скачанный архив в любую удобную папку или прямо на Рабочий стол. После ее запуска в меню "Trace" вы увидите четыре команды: Next Boot, Next Boot with Driver Delays, Next Standby / Resume, Next Hibernate / Resume.

Это режимы тестирования, которые предлагает BootVis. Учтите только, что при тестировании времени перехода в спящий режим и возврата из него вне контроля BootVis остается считывание файла hyberfil.sys, в котором сохранено содержимое оперативной памяти, так что без секундомера все-таки не обойтись. Для нашего же случая определения времени загрузки Windows нужно выбрать режим "Next Boot", после чего программа перегрузит систему и сразу после старта ПК начнет отслеживать процесс запуска ОС.

Как только Windows полностью загрузится, на дисплее автоматически появится окно BootVis со всей собранной ей информацией. Единственное условие ее успешной работы заключается в том, что нельзя выключать Планировщик заданий, иначе программа не сможет сама запуститься.

Итак, на тестовый ноутбук Sony VAIO FX101 (Celeron 600, 128 Мб, 10 Гб UDMA/66), на котором "Миллениум" загружается секунд за 20, была установлена вторая система - Windows XP (раздел FAT32). Для начала отложим BootVis в сторонку и измерения произведем исключительно секундомером, дабы не было риска их исказить каким-то влиянием BootVis. Самая первая загрузка Windows XP оказалась и самой долгой - помимо того, что система не была никоим образом пока не оптимизирована, во время первого ее запуска еще имела место и куча всяких глупостей типа рекламного тура по Windows XP.

Заняла она почти минуту, что сразу напомнило сонную Windows 2000. К слову сказать, самая первая загрузка не подвергается мониторингу со стороны ОС и не учитывается при последующей оптимизации, поскольку из-за своих особенностей не является типичной. Далее производим несколько перезагрузок ОС подряд и получаем неплохо повторяющийся, а значит объективный результат - около 40 секунд нужно для запуска не оптимизированной Windows XP на реальном и не очень отставшем от жизни ПК. Это, конечно, раза в два хуже, чем у Windows Me, но улучшения по отношению к Windows 2000 уже заметны (хотя до заявленных Microsoft 30 секунд новая система пока явно не дотягивает).

Чтобы сработала функция BootDefrag, попробуем сразу же после загрузки оставить систему в бездействии минут на 30. (Именно этого и не делают многие пользователи, не знакомые с особенностями Windows XP, из-за чего их система в течение долгого времени не показывает всех своих возможностей.) И действительно - минут через 20 простоя сама по себе возникает некая дисковая активность, очень похожая на процесс дефрагментации, длится это все минут 5.

Посмотрим, что получилось. Перегружаем ПК - и оказывается, что Рабочий стол появляется на экране уже через 27-28 секунд! Вот они, новые технологии в действии! Не исключаю, что благодаря им на некоторых ПК Windows XP станет грузиться даже быстрее Windows Me. Так что можно с определенностью сказать, что Microsoft на этот раз выполнила свои обещания - система загружается очень даже шустро.

Посмотрим далее, какой эффект даст применение столь радостно встреченной широкой публикой утилиты BootVis. Сначала проведем обычный мониторинг загрузки, чтобы выяснить, насколько ее данные совпадают с тем, что показывает наш секундомер. После нескольких тестов получаем среднее время загрузки ОС, равное 25 секундам - это на две секунды меньше итогов ручного метода, что, в общем, не так критично и можно списать на погрешности измерения и небольшое расхождение точек отсчета.

Главное - результат стабильно повторяется от загрузки к загрузке, значит, можно переходить к самому интересному эксперименту: разрешить BootVis оптимизировать систему для получения обещанного 30-процентного прироста скорости загрузки. Наши 25 секунд должны после этого чудесным образом превратиться в 15, что не просто круто, а очень круто даже для Windows Me! В меню Trace выбираем пункт "Optimize System" и в течение нескольких томительных минут ожидания наблюдаем, как после перезагрузки программа упорно шуршит жестким диском, перемещая файлы по своим хитрым алгоритмам. Когда процесс дефрагментации завершается, снова запускаем мониторинг времени загрузки в BootVis, перегружаем ПК и смотрим, что же получилось...

А получились все те же 25 секунд... Где же обещанные 30 и 50%??? Эффекта-то от программы никакого! А все дело в том, что наша тестовая система уже один раз сама себя оптимизировала - разница между 40 секундами и 27 секундами как раз и составляет те самые 30%, и больше тут уже сделать практически ничего нельзя. По крайней мере, изменения после действий BootVis слишком незначительны, чтобы быть достойными упоминания.

Слухи же о чудодейственных возможностях BootVis, видимо, пошли от тех товарищей, которые столь активно используют свой ПК, что у Windows нет ни минуты свободного времени на проведение дефрагментации загрузочных файлов.

Так что больших надежд на эту программу возлагать не стоит - механизмы, заложенные в Windows XP, и без нее прекрасно справляются с оптимизацией процесса загрузки, надо только после очередного включения ПК дать системе полчаса отдыха. BootVis же лишь делает все то же самое, но по запросу пользователя, в удобное для него время. Главное же достоинство этой программы заключается в том, что после ее применения не становится хуже, так что пробуйте - если есть желание ради призрачной надежды качать 325 кб.

Рекомендации

Параллельно с серьезным усовершенствованием операционной системы в части управления питанием и загрузки Microsoft дает рекомендации и пользователям предпринять со своей стороны ряд усилий для того, чтобы помочь Windows XP проявить себя во всей красе.

Правда, все это отнюдь не означает, что рекомендации, подходящие к ускорению загрузки ОС, столь же благотворно скажутся на всем остальном процессе общения с Windows - например, использование NTFS не всегда оказывается оправдано на домашних системах, а пользоваться диском, имеющим всего один раздел, крайне неудобно. Почитать первоисточник вы сможете на странице wwwmicrosoft.com/hwdev/fastboot, вкратце же рекомендации Microsoft сводятся к следующему.

- Использовать файловую систему NTFS - она, в отличие от FAT32, не требует помещения целой таблицы FAT в память при загрузке, что заметно на дисках более 8 Гб.

- Не использовать конвертацию FAT32 в NTFS после установки ОС - удалить все разделы FAT еще до установки ОС и разрешить ей создать файловую систему NTFS во время инсталляции.

- Использовать только один раздел на диске.

- Установить жесткий диск в качестве первого загрузочного устройства.

- Использовать все настройки CMOS Setup, позволяющие сократить время загрузки и проведения POST.

- Отключить логотипы, которые часто зашиты в системный BIOS и BIOS видеокарты.

- Отключить в CMOS Setup поиск устройств на незанятых IDE-каналах.

- Иметь последнюю версию BIOS для вашей материнской платы с поддержкой функции Simple Boot Flag и обновленный BIOS видеокарты.

- Желателен быстрый диск - от 7200 об./мин., имеющий большой буфер.

- Необходим достаточный объем оперативной памяти - от 128 Мб.

- Необходим современный процессор.

- Убедиться, что дефрагментация загрузочных файлов функцией BootDefrag была произведена и попробовать использовать утилиту BootVis - возможно, на вашей системе она все же добьется более глубокой оптимизации.

- Сократить число автозагружаемых программ и системных служб.

- Не использовать обои Рабочего стола и прочие декоративные "прибамбасы".

Но, даже воспользовавшись этими советами, вы, скорее всего, уже не получите большого прироста скорости загрузки - так, например, на моем тестовом ноутбуке отключение ряда ненужных сервисов и удаление абсолютно всех программ из автозагрузки дало выигрыш менее секунды, что, конечно же, на общем фоне смотрится очень даже бледно.

В целом же, как мы убедились - прогресс в благородном семействе Windows NT налицо, жаль только, что обладатели более привычной для многих Windows Me не могут воспользоваться для оптимизации своей системы утилитой такого же плана, что и BootVis.

Насколько мне известно, все, что им может помочь в борьбе за секунды, - это анализ протокола загрузки ОС с помощью программы Boot Log Analyzer и небольшая утилита от той же Microsoft - Devview, показывающая, какое устройство и сколько времени требует для своей инициализации при загрузке системы. Лично я после анализа собранных ею данных отключил ненужные мне COM- и LPT-порты на своем ПК, но выигрыш от этой операции составил около секунды.