Как работает компьютер?

Этот документ создан для того, чтобы вы лучше понимали, как работает персональный компьютер и что он делает при каждом нажатии кнопки питания.

Включение компьютера

При первом нажатии кнопки питания компьютер отправляет сигнал на блок питания компьютера, который преобразует переменный ток (переменный ток) в постоянный ток (постоянный ток). Это обеспечивает компьютер и его компоненты надлежащим количеством напряжения и электричества.

Как только компьютер и его компоненты имеют достаточную мощность, и блок питания не сообщает об ошибках, он отправляет сигнал (используя транзисторы) на материнскую плату и процессор компьютера (ЦП). Пока это происходит, процессор удаляет все оставшиеся данные в регистрах памяти и дает счетчику программы ЦП шестнадцатеричное число F000. Этот номер является местоположением первой инструкции и указывает процессору, что он готов обработать инструкции, содержащиеся в базовой системе ввода / вывода (BIOS).

БИОС и ПОЧТА

Когда компьютер впервые просматривает BIOS, он запускает последовательность самотестирования при включении питания (POST), чтобы убедиться, что компоненты компьютера присутствуют и работают должным образом. Если компьютер не пройдет ни одного из этих тестов, он столкнется с нерегулярным POST. Нерегулярный POST — это звуковой код, который отличается от стандартного одного или двух звуковых сигналов. Например, нерегулярный POST может вообще не генерировать звуковые сигналы или комбинацию различных звуковых сигналов для указания причины сбоя.

Если компьютер передает POST, он просматривает первые 64 байта памяти, расположенной в чипе CMOS, которая поддерживается батареей CMOS, даже когда компьютер выключен. Этот чип содержит такую ​​информацию, как системное время и дату, а также информацию обо всем оборудовании, установленном на вашем компьютере.

После загрузки информации CMOS, POST начнет проверять и сравнивать системные настройки с установленными на компьютере. Если ошибок не обнаружено, он загрузит основные драйверы устройств и обработчики прерываний для таких устройств, как жесткий диск, клавиатура, мышь и дисковод гибких дисков. Эти базовые драйверы позволяют ЦПУ обмениваться данными с этими аппаратными устройствами и позволяют компьютеру продолжать процесс загрузки.

Затем POST проверит часы реального времени (RTC) или системный таймер и системную шину компьютера, чтобы убедиться, что оба они правильно работают на компьютере. Наконец, вы получите изображение на вашем дисплее после того, как POST загрузит память, содержащуюся в адаптере дисплея, и сделает ее частью общей BIOS системы.

Затем BIOS проверяет, выполняет ли он «холодную» или «горячую» перезагрузку, просматривая адрес памяти 0000: 0472. Если он видит 1234h, BIOS знает, что это перезагрузка, и пропускает оставшиеся шаги POST.

Если 1234h не видно, BIOS знает, что это холодная загрузка, и продолжит выполнение дополнительных шагов POST. Затем он проверяет память компьютера (RAM), установленную в компьютере, путем записи в каждый чип. На ранних компьютерах вы можете видеть, как он выполняет этот шаг, поскольку он подсчитывает общую установленную память при загрузке.

Наконец, POST отправит сигналы на дискету, оптический и жесткий диск компьютера для проверки этих дисков. Если все накопители проходят тестирование, процедура POST завершена и выдает команду компьютеру запустить процесс загрузки операционной системы.

  • В чем разница между BIOS и CMOS?

Загрузка операционной системы

Windows XP

После того, как компьютер прошел POST, компьютер начнет процесс загрузки. Этот процесс отвечает за загрузку операционной системы и всех связанных с ней системных файлов. Поскольку Microsoft Windows является наиболее часто используемой операционной системой, в этом разделе описывается процесс загрузки Microsoft Windows.

BIOS первым передает управление загрузчику, который просматривает загрузочный сектор жесткого диска. Если ваша последовательность загрузки в настройке CMOS не настроена для просмотра сначала жесткого диска, она может сначала посмотреть загрузочный сектор на любом вставленном дисководе гибких дисков или оптическом диске.

В этом примере Microsoft Windows XP NTLDR (загрузчик NT) находится в загрузочном секторе и сообщает компьютеру, где найти оставшийся код на жестком диске. Затем Windows загружает файл ntdetect.com, который отображает заставку Windows и загружает реестр Windows. После загрузки реестра Windows начинает загружать десятки низкоуровневых программ, которые составляют операционную систему, в память. Многие изначально загруженные программы позволяют Windows взаимодействовать с необходимым оборудованием и другими программами, работающими на компьютере.

После того, как реестр загрузит исходные базовые устройства, он начнет загружать устройства Plug and Play, PCI и ISA. После загрузки всех этих устройств Windows загружает полную поддержку жесткого диска, разделов и любых других дисков, а затем перемещается ко всем другим установленным драйверам.

Наконец, после успешного завершения вышеуказанных шагов загружаются все дополнительные необходимые службы и запускается Windows.

Аппаратные устройства, общающиеся с компьютером

После того, как компьютер загрузил операционную систему, оборудование, подключенное к компьютеру, должно иметь возможность обмениваться данными с процессором. Аппаратное взаимодействие осуществляется с помощью запроса прерывания (IRQ). Каждый раз, когда аппаратному обеспечению требуется внимание компьютера, контроллер прерываний отправляет запрос (INTR) в ЦПУ, чтобы остановить то, что он делает для обработки запроса. Все, что в данный момент выполняется центральным процессором, удерживается и сохраняется как адрес памяти в стеке памяти и возвращается после обработки запроса на прерывание.

Ссылка на основную публикацию