La historia del arranque de los sistemas operativos (boot)
Cuando encendemos un ordenador, damos por hecho que el sistema operativo se cargará automáticamente, pero detrás de ese sencillo gesto se esconde un proceso fascinante, lleno de historia, ingenio y evolución tecnológica.
Origen del término «boot»
El término «boot» proviene de la expresión en inglés «pull oneself up by one’s bootstraps», que podría traducirse como «levantarse tirando de las correas de las propias botas». Aunque es un acto físicamente imposible, se utilizaba como metáfora de lograr algo sin ayuda externa. Esta expresión, que data del siglo XIX, fue adoptada en la informática para describir el proceso mediante el cual un sistema se «pone en marcha a sí mismo» desde cero.
Primeros tiempos: el arranque manual
En los primeros ordenadores, el arranque era completamente manual. Los operadores debían introducir un pequeño programa inicial usando interruptores, tarjetas perforadas o cinta de papel. Este programa tenía como objetivo cargar instrucciones más complejas desde otro soporte. Este proceso era engorroso y propenso a errores, pero dio lugar al concepto de bootstrap loader, un pequeño código encargado de cargar el sistema operativo.
🔍 ¿Qué ocurre desde que encendemos un PC hasta que vemos la pantalla de inicio?
Cuando pulsamos el botón power en un ordenador, se desencadena una compleja cadena de eventos que culminan en el inicio del sistema operativo. Este proceso se llama secuencia de arranque o boot process, y ocurre en varias etapas:
Energía y encendido del hardware
La fuente de alimentación envía corriente a la placa base.
El procesador (CPU) comienza a ejecutar instrucciones desde una dirección predefinida en la memoria.
Ejecución del firmware (BIOS/UEFI)
Se carga el BIOS (en sistemas antiguos) o UEFI (en sistemas modernos).
Se realiza un chequeo inicial del hardware conocido como POST (Power-On Self-Test), comprobando CPU, RAM, teclado, etc.
Se detectan los dispositivos de almacenamiento conectados.
Búsqueda del dispositivo de arranque
El firmware busca un dispositivo (disco duro, SSD, USB…) que contenga un sector de arranque válido (MBR o GPT).
Se carga un pequeño programa conocido como bootloader (por ejemplo, GRUB en Linux o el cargador de Windows).
Carga del sistema operativo
El bootloader se encarga de encontrar y cargar el núcleo (kernel) del sistema operativo.
Se inicia el kernel, que comienza a comunicarse con los dispositivos, montar sistemas de archivos y cargar servicios básicos.
Inicio de servicios y entorno gráfico
Se inician los servicios del sistema (como red, seguridad, gestor de sesiones…).
Se lanza la interfaz gráfica (por ejemplo, GDM, LightDM o el shell de Windows).
Pantalla de inicio de sesión
El usuario ve la pantalla donde puede introducir su nombre de usuario y contraseña para acceder a su sesión personal.
Este proceso ocurre en segundos en la mayoría de sistemas modernos, aunque cada etapa es fundamental para garantizar un arranque seguro y estable.
Evolución del arranque: BIOS, POST, MBR y GRUB
En los ordenadores personales (PC), el proceso de arranque empezó a estandarizarse con la aparición de la BIOS (Basic Input/Output System). La BIOS es un firmware que se ejecuta al encender el ordenador. Su primera tarea es ejecutar una serie de pruebas automáticas conocidas como POST (Power-On Self Test).
¿Qué es el POST?
El POST es un conjunto de pruebas de diagnóstico básicas que se ejecutan inmediatamente después de encender el ordenador. Su función principal es comprobar que el hardware esencial (como la memoria RAM, la CPU, el teclado, la tarjeta gráfica y las unidades de almacenamiento) esté presente y funcionando correctamente. Si todo es correcto, el proceso continúa. Si no, el sistema puede emitir una serie de pitidos (beep codes) o mostrar mensajes de error para indicar qué componente ha fallado.
Después del POST, la BIOS busca un dispositivo de arranque (como un disco duro, un SSD o una unidad USB). Ese dispositivo contiene el MBR (Master Boot Record), los primeros 512 bytes del disco. El MBR contiene el código de arranque y la tabla de particiones. Su función es cargar el siguiente nivel del proceso: el gestor de arranque, como por ejemplo GRUB (GRand Unified Bootloader).
¿Qué es el MBR?
El MBR (Master Boot Record) es una pequeña porción del disco ubicada en el primer sector físico (sector 0). Contiene:
El cargador de arranque primario (bootloader).
La tabla de particiones, que define cómo se divide el disco.
Información para continuar con el arranque del sistema operativo.
Es importante aclarar que el bootloader del MBR no es el mismo que la BIOS, aunque ambos participan en el proceso de arranque. La BIOS es el firmware que se ejecuta al encender el sistema, realiza el POST, y luego localiza y transfiere el control al MBR de un dispositivo de arranque. El bootloader en el MBR, por su parte, es un pequeño código que toma el relevo y se encarga de buscar y cargar un gestor de arranque más completo, como GRUB o NTLDR (en versiones antiguas de Windows). Solo dispone de 446 bytes para ejecutar esta tarea.
Una de sus limitaciones es que solo permite un máximo de 4 particiones primarias y un tamaño de disco de hasta 2 TB.
¿Qué es el GPT?
GPT (GUID Partition Table) es el sucesor moderno del MBR y forma parte del estándar UEFI. Algunas de sus ventajas son:
Soporta discos mucho mayores (hasta 9.4 ZB).
Permite un número casi ilimitado de particiones.
Almacena múltiples copias de la tabla de particiones para mayor fiabilidad.
Incluye sumas de verificación CRC para detectar corrupción de datos.
A diferencia del MBR, que contiene un pequeño bootloader en su primer sector, GPT no almacena el bootloader en el mismo lugar ni en el mismo formato. En sistemas con UEFI, el arranque se gestiona mediante una partición especial llamada ESP (EFI System Partition). Esta partición contiene los archivos ejecutables que UEFI puede cargar directamente, como el gestor de arranque GRUB en formato .efi, o el bootmgfw.efi de Windows.
Esto hace que el arranque con GPT sea más modular y flexible: ya no depende de un sector único con código binario crudo, sino que utiliza archivos estándar accesibles desde una partición FAT32 visible y montable.
¿Se pueden tener varias particiones ESP?
Sí, técnicamente es posible tener varias particiones ESP en un mismo disco o en varios discos de un sistema. Sin embargo, las especificaciones UEFI recomiendan tener una sola partición ESP por disco, especialmente en configuraciones típicas de escritorio o portátil. Algunas situaciones donde puede haber múltiples particiones ESP incluyen:
Instalaciones dual boot (por ejemplo, Windows y Linux) donde cada sistema crea su propia ESP.
Configuraciones de alta disponibilidad o redundancia en servidores.
Discos con sistemas independientes que deben poder arrancar sin depender del otro.
UEFI busca por defecto la ESP marcada como activa (usualmente en el primer disco configurado en la prioridad de arranque). Si hay varias ESP, el firmware puede elegir según el orden definido en la configuración de arranque o mediante selección manual desde el menú de boot.
No obstante, tener múltiples ESP puede generar conflictos si no se gestionan correctamente. Por ello, en la mayoría de casos se recomienda centralizar los cargadores .efi en una única partición ESP bien organizada.
GRUB permite seleccionar entre varios sistemas operativos y versiones del kernel. Es común en sistemas Linux y ha sido clave en la flexibilidad del arranque moderno.
UEFI y Secure Boot: el arranque moderno
En la década de 2010, la BIOS comenzó a ser reemplazada por UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), un sistema más moderno que permite:
Interfaces gráficas.
Compatibilidad con discos de más de 2 TB (a través de GPT en lugar de MBR).
Arranque más rápido.
Mejores mecanismos de seguridad.
Uno de estos mecanismos es Secure Boot, que impide que se cargue software no firmado o potencialmente malicioso durante el arranque, dificultando el uso de bootloaders personalizados, pero ofreciendo más seguridad frente a ataques como bootkits.
Curiosidades y anécdotas
El término «bootstrap» también ha dado nombre a herramientas modernas, como el famoso framework de diseño web Bootstrap.
Algunos ordenadores de los 60 necesitaban que el operador encendiese relés manualmente en el orden correcto para arrancar.
El primer arranque exitoso de un sistema Unix se hizo desde una cinta perforada con solo unas pocas instrucciones en PDP-7.
Conclusión: del interruptor al arranque automatizado
El proceso de arranque ha pasado de ser una tarea física y manual a una secuencia automática, segura y flexible. Hoy, cuando pulsamos el botón de encendido, entran en juego muchos componentes: desde la UEFI, pasando por el gestor de arranque (como GRUB), hasta la carga del sistema operativo.
Conocer esta historia no solo ayuda a comprender mejor cómo funciona nuestro ordenador, sino que también nos conecta con la creatividad y el ingenio de quienes hicieron posible que una máquina pudiera «arrancarse a sí misma».