2026년 4월 30일

[OS] 컴퓨터 부팅 과정

전원 버튼을 누르면 몇 초 뒤 바탕화면이 나타난다. 그 짧은 시간 동안 컴퓨터 내부에서는 꽤 많은 일이 벌어진다. 이 글에서는 부팅의 각 단계를 순서대로 살펴본다.

[1] 부팅이란

부팅(Booting)은 컴퓨터에 전원이 공급된 순간부터 운영체제가 완전히 실행되기까지의 과정이다. "Bootstrap"이라는 단어에서 유래했는데, 스스로 끈을 당겨 신발을 신는다는 뜻이다. 컴퓨터가 외부 도움 없이 스스로 시작한다는 의미를 담고 있다.

부팅을 이해하려면 한 가지 사실을 먼저 알아야 한다. 컴퓨터가 켜지는 순간 RAM은 텅 비어 있다. OS도, 프로그램도 아직 아무것도 올라와 있지 않다. 그래서 전원이 꺼져도 내용이 유지되는 ROM에 저장된 펌웨어가 가장 먼저 실행되어 부팅을 시작한다.

여기서 펌웨어(Firmware)란, 하드웨어를 직접 제어하기 위해 제조사가 미리 심어둔 소프트웨어다. 일반 소프트웨어와 달리 사용자가 쉽게 수정할 수 없고, ROM처럼 비휘발성 메모리에 저장된다. TV 리모컨, 공유기, 프린터 같은 전자기기에도 펌웨어가 들어 있다.

[2] BIOS / UEFI 실행

전원 버튼을 누르면 CPU는 미리 정해진 주소로 이동해 BIOS 또는 UEFI를 실행한다. 이 펌웨어는 메인보드의 ROM 칩에 저장되어 있다.

BIOS (Basic Input/Output System)

1970년대부터 사용된 전통적인 펌웨어
16비트 환경에서 동작하며, 다룰 수 있는 저장장치 용량에 한계가 있다. (최대 2TB)
텍스트 기반의 설정 화면을 제공한다.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)

BIOS의 한계를 극복하기 위해 등장한 현대적인 펌웨어
32/64비트 환경에서 동작하며, 2TB 이상의 저장장치를 지원한다.
그래픽 기반의 설정 화면을 제공하며, 마우스로도 조작할 수 있다.
보안 부팅(Secure Boot) 기능을 지원해 검증되지 않은 OS 실행을 막는다.
최근 출시되는 컴퓨터는 대부분 UEFI를 사용한다.

[3] POST — 하드웨어 점검

BIOS/UEFI가 실행되면 가장 먼저 POST(Power-On Self Test) 를 수행한다. 컴퓨터가 정상적으로 동작할 수 있는지 주요 하드웨어를 점검하는 과정이다.

점검 대상은 다음과 같다.

CPU
RAM
메인보드 칩셋
키보드, 마우스
저장장치 (SSD / HDD)

점검 결과에 따라 두 가지 상황이 생긴다.

이상 없음: 다음 단계로 넘어간다
이상 있음: 화면에 오류 메시지를 표시하거나, 스피커로 비프음(Beep) 을 울리고 부팅을 중단한다

비프음의 횟수와 패턴으로 어떤 부품에 문제가 있는지 파악할 수 있다. 화면조차 출력되지 않는 상황에서도 소리로 문제를 알릴 수 있기 때문에 유용하다.

[4] 부트로더 실행

POST를 통과하면 BIOS/UEFI는 저장장치에서 부트로더(Bootloader) 를 찾아 실행한다.

MBR과 GPT

부트로더가 어디에 저장되는지는 파티션 방식에 따라 다르다.

방식	설명
MBR (Master Boot Record)	저장장치의 첫 번째 섹터(512바이트)에 부트로더가 저장된다. BIOS와 함께 사용된다.
GPT (GUID Partition Table)	현대적인 파티션 방식. UEFI와 함께 사용되며, MBR의 용량 및 파티션 수 제한을 해결했다.

부트로더의 역할

부트로더는 운영체제를 메모리에 올리는 작은 프로그램이다. 운영체제 자체가 너무 크기 때문에, BIOS/UEFI가 직접 OS를 올리지 않고 부트로더에 그 역할을 위임한다.

대표적인 부트로더는 다음과 같다.

GRUB: Linux에서 주로 사용. 여러 OS 중 하나를 선택해 부팅할 수 있다.
Windows Boot Manager: Windows 부팅을 담당한다.

컴퓨터에 OS가 여러 개 설치되어 있을 때 부팅 시 선택 화면이 나타나는 것도 부트로더가 처리하는 일이다.

[5] 운영체제 로딩

부트로더가 OS를 선택하면, OS의 핵심인 커널(Kernel) 을 저장장치에서 RAM으로 불러온다.

커널이 메모리에 올라오면 본격적인 OS 실행이 시작된다. 이 시점부터 하드웨어 제어권이 BIOS/UEFI에서 OS 커널로 넘어간다. 컴퓨터의 주도권이 펌웨어에서 운영체제로 교체되는 순간이다.

저장장치의 커널 이미지
        ↓
     RAM에 적재
        ↓
    커널 실행 시작

[6] 운영체제 초기화

커널이 실행되면 다음과 같은 초기화 작업을 순서대로 수행한다.

1. 하드웨어 초기화: CPU, 메모리 컨트롤러, 버스 등 주요 하드웨어를 커널이 직접 초기화한다.

2. 드라이버 로드: 각 하드웨어 장치를 제어하기 위한 드라이버를 메모리에 올린다. 이 단계에서 그래픽카드, 저장장치, 네트워크 카드 등이 OS에 인식된다.

3. 시스템 프로세스 실행: OS 운영에 필요한 핵심 프로세스들이 실행된다.

Linux: init 또는 systemd
Windows: smss.exe, winlogon.exe 등

4. 사용자 공간 초기화: 로그인 화면 또는 바탕화면이 표시된다. 이 시점부터 사용자가 컴퓨터를 사용할 수 있다.

이후 실행되는 모든 애플리케이션은 메모리에 올라와 실행되며, OS가 이를 관리한다.

전체 흐름 정리

전원 버튼
    ↓
BIOS / UEFI 실행     ← ROM에 저장된 펌웨어
    ↓
POST (하드웨어 점검)
    ↓ 이상 없음
부트로더 실행        ← MBR 또는 GPT에서 로드
    ↓
커널 로딩            ← 저장장치 → RAM
    ↓
하드웨어 초기화 + 드라이버 로드
    ↓
시스템 프로세스 실행
    ↓
바탕화면 표시

전원 버튼 하나로 시작되는 이 과정은 사실 여러 소프트웨어와 하드웨어가 순서대로 맞물려 동작한 결과다. 각 단계가 하나라도 실패하면 부팅이 멈추는 이유가 여기에 있다.

다음 글에서는 OS의 핵심 메커니즘 중 하나인 인터럽트를 살펴볼 예정이다.

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