วันอังคารที่ 8 มีนาคม พ.ศ. 2559

How does a computer work ?

         สวัสดีเพื่อน ๆ ...กลับมาเจอกันอีกแล้ว (เจอบ๊อยยยยบ่อย 555++) สำหรับวันนี้ เราจะมาให้ความรู้เกี่ยวกับ "กระบวนการเริ่มต้นของระบบคอมพิวเตอร์" ตั้งแต่เริ่มแรกจากเรากดปุ่ม Power ที่หน้าเคส ไปจนถึงการเข้าระบบปฏิบัติการ (OS : Operating System) ซึ่งจะทำให้เราทราบถึงขั้นตอนกระบวนการต่าง ๆ ได้อย่างชัดเจนยิ่งขึ้น ไม่พร่ำเพลื่ออะไรมาก...ไปดูกันเลยล่ะกัน >>>>

        ก่อนอื่น...เราก็มาดูกระบวนการตั้งแต่เมื่อเรากดปุ่ม Power switch ก่อนเลย ว่าอุปกรณ์ต่าง ๆ จะประสานการทำงานกันอย่างไร

แผนผังกระบวนการเริ่มต้นเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์

กระบวนการ Powering on the computer

      1. กดปุ่ม Power Switch ที่เคสหน้าเครื่อง
      2. เป็นการส่งผลให้พิน PS_ON บนตำแหน่ง Panel 1 หรือ Front panel connector ซึ่งเป็นไฟแรงดันขนาด 3 โวลต์ ช็อตลงกราวด์
ตำแหน่ง Front panel connector และ ATX Power Connector บนเมานบอร์ด
      3. ส่งต่อไปยังพิน PS_ON บนตำแหน่ง ATX1 หรือ ATX Power Connector ซึ่งเป็นไฟแรงดันขนาด 5 โวลต์ ช็อตลงกราวด์
      4. Power Supply เริ่มการทำงาน ซึ่งจะทำการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC: Alternating Current) ไปเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC: Direct Current) เพื่อจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ต่าง ๆ ด้วยปริมาณแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสม
             เมื่อคอมพิวเตอร์และส่วนประกอบต่าง ๆ ได้รับพลังงานที่เพียงพอ และแหล่งจ่ายไฟไม่มีข้อผิดพลาดก็จะส่งสัญญาณ (โดยใช้ทรานซิสเตอร์) ไปยังเมนบอร์ดและซีพียู
      5. เมื่อซีพียูเริ่มทำงาน ซีพียูจะล้างข้อมูลในหน่วยความจำภายในซีพียู หรือที่เรียกกันว่า รีจิสเตอร์ (register) ให้ว่างเปล่า
      6. จากนั้นกำหนดให้ริจิสเตอร์ตัวหนึ่งที่ชื่อว่า program counter มีค่าแอสเดรสหรือตำแหน่งที่เลขฐานสิบหกที่ F000 ซึ่งเป็นตำแหน่งเริ่มต้นของโปรแกรมบูต (program counter ทำหน้าที่จดจำหมายเลขหน่วยความจำที่จะทำการดึงคำสั่งโปรแกรมขึ้นมาทำงาน)
      7. ซีพียูจะทำการประมวลผลคำสั่งที่อยู่ในไบออส (BIOS: Basic Input Output System) ต่อไป


      ขั้นตอนต่อมาจะเป็นกระบวนการของการ POST ..... เรามาดูกันเลยว่ามีกระบวนการอย่างไร

               กระบวนการ POST คือ การตรวจสอบความพร้อมของระบบโดยรวมของตัวเมนบอร์ดและอุปกรณ์ที่สำคัญของระบบ ก่อนที่จะทำการเริ่มระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์ ซึ่งจะดำเนินการโดยทันทีเมื่อเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ ดังนี้

กระบวนการ POST
จากแผงผัง จะสามารถอธิบายขั้นตอนต่าง ๆ ได้ดังต่อไปนี้
=== เริ่มแรก...จาก BIOS ดำเนินกระบวนการ
            ถ้าตรวจพบความผิดปกติของอุปกรณ์ ไม่ว่าจะด้วยสาเหตุใดก็ตาม จะไม่สามารถเริ่มระบบปฏิบัติการได้ และจะแจ้งเตือนเป็นรหัสเสียง (Beep code) แบบต่าง ๆ ออกมา เพื่อให้ทราบสาเหตุ
 (ความหมายของเสียง Beep code >>> เสียงบี๊บ Beep Code มีความหมายอย่างไร )

            ถ้าคอมพิวเตอร์ผ่านการ POST ผลลัพธ์จากกระบวนการ POST นี้ จะถูกนำมาตรวจสอบ (inspecting) และเปรียบเทียบ (comparing) กับข้อมูลที่อยู่ใน CMOS ระหว่างค่าระบบที่เราตั้งไว้กับสิ่งที่ติดตั้งจริงในคอมพิวเตอร์ในขณะนั้น

            ซึ่งถ้าถูกต้องตรงกันหรือไม่พบข้อผิดพลาดก็จะโหลดโปรแกรมควบคุมอุปกรณ์พื้นฐาน (Basic device drivers) และตัวจัดการขัดจังหวะ (interrupt handlers) สำหรับฮาร์ดแวร์ เช่น hard drive, keyboard, mouse, floppy drive ซึ่งไดรเวอร์พื้นฐานเหล่านี้ช่วยให้ซีพียูสามารถสื่อสารกับอุปกรณ์ฮาร์ดแวร์ และช่วยให้เครื่องคอมพิวเตอร์ดำเนินกระบวนการบู๊ตต่อไปได้

                *** (ข้อมูลของอุปกรณ์ต่าง ๆ ที่ติดตั้งแล้วในเครื่องหรือค่า configuration จะถูกเก็บอยู่ในหน่วยความจำที่เรียกว่า CMOS : complementary metal oxide semiconductor ซึ่งใช้กระแสไฟฟ้าปริมาณเล็กน้อยในการหล่อเลี้ยง โดยใช้แบตเตอรี่ตัวเล็ก ๆ บนเมนบอร์ด เพื่อให้เครื่องสามารถจำค่าต่าง ๆ ไว้ได้ เช่น เวลาระบบ วันที่ และข้อมูลเกี่ยวกับฮาร์ดแวร์ทั้งหมดที่ติดตั้งในเครื่องคอมพิวเตอร์)

            ต่อมา กระบวนการ POST จะตรวจสอบ RTC (real-time clock) หรือ system timer และระบบบัสคอมพิวเตอร์ (computer system bus) เพื่อให้แน่ใจว่าทั้งสองอย่างนี้ทำงานอย่างเหมาะสมบนเครื่องคอมพิวเตอร์

            ต่อมา BIOS จะทำการตรวจสอบเพื่อดูว่าการทำงานของมันจะเป็น Cold boot หรือ Warm boot (Reboot) โดยดูที่ตำแหน่ง memory address 0000:0472
            ถ้าเป็น 1234h à BIOS จะรู้ว่านี่คือการ Reboot และจะข้ามขั้นตอนของการ POST ที่เหลือไป
            ถ้าไม่เห็น 1234h  à  BIOS จะรู้ว่านี่คือ Cold boot และจะทำงานต่อไปตามขั้นตอนการ POST เพิ่มเติม

            ถัดไปก็จะทดสอบ Computer memory (RAM) ที่ติดตั้งในคอมพิวเตอร์ โดยการเขียนลงในแต่ละชิป

            สุดท้าย... กระบวนการ POST จะส่งสัญญาณไปยัง floppy, optical, และ hard drive เพื่อทำการทดสอบ

            หากไดรฟ์ทั้งหมดผ่านการทดสอบ กระบวนการ POST ก็จะเสร็จสมบูรณ์ และสั่งคอมพิวเตอร์ให้เริ่มต้นกระบวนการของการโหลดระบบปฏิบัติการต่อไป

Booting the operating system

หลังจากคอมพิวเตอร์ผ่านกระบวนการ POST คอมพิวเตอร์ก็จะเริ่มต้นกระบวนการของการโหลดระบบปฏิบัติการ à BIOS จะพยายามบู๊ตจากอุปกรณ์ตัวแรกที่ระบุไว้ในลำดับการบู๊ต (boot order) หากไม่สามารถบู๊ตได้ BIOS จะบู๊ตจากอุปกรณ์ที่ในลำดับที่สองและอื่น ๆ ต่อไป

การเริ่มต้นระบบปฏิบัติการใหม่นั้นจะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทก็คือ
1.       โคลด์บูต (Cold Boot) ซึ่งเป็นการเปิดเครื่องเริ่มต้นใหม่ทั้งหมด
คือ การเริ่มต้นการทำงานของระบบคอมพิวเตอร์ใหม่ทั้งหมด ด้วยวิธีการกดปุ่มเปิดเครื่องอีกครั้งหลังจากที่ปิดไปแล้ว เพื่อโหลดระบบปฏิบัติการและข้อมูลต่าง ๆ ที่จำเป็นทั้งหมดเข้าสู่หน่วยความจำเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการทำงาน
2.       วอร์มบูต (Warm Boot) ซึ่งเป็นการเริ่มต้นระบบแค่บางส่วนหรือที่เรียกกันว่า Re-Start
วอร์มบู๊ต ( Warm boot ) เป็นการบู๊ตเครื่องโดยทำให้เกิดกระบวนการบู๊ตใหม่หรือที่เรียกว่า restart  โดยมากจะใช้ในกรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานต่อไปได้ (เครื่องแฮงค์) ซึ่งจำเป็นต้องมีการบู๊ตเครื่องกันใหม่ สามารถทำได้สามวิธีคือ
·       กดปุ่ม Reset บนตัวเครื่อง (ถ้ามี)
·       กดปุ่ม Ctrl + Alt + Delete จากแป้นพิมพ์ แล้วเลือกคำสั่ง restart จากระบบปฏิบัติการที่ใช้สั่งรีสตาร์ทเครื่องจากเมนูบนระบบปฏิบัติการ

ข้อมูลเพิ่มเติม : http://www.computerhope.com/issues/ch001263.htm

******************************************************************
หากผิดพลาดประการใด ก็ขออภัย ณ ที่นี้ด้วย

สำหรับวันนี้....ก็มีสาระความรู้มาฝากเพื่อน ๆ แต่เพียงเท่านี้ ไว้เจอกันใหม่คราวหน้า 
บ๊ะบายยยย...... ^^

1 ความคิดเห็น: