bilgisayar açılış İşlemleri · ybs116 bilgisayar donanımı ve İşletim sistemleri...
TRANSCRIPT
YBS116 Bilgisayar Donanımı ve İşletim Sistemleri
Bilgisayar Açılış İşlemleri
Dr. Öğr. Üyesi Fırat YÜCEL
Akdeniz Üniversitesi
Enformatik Bölüm Başkanlığı
Ver. 1.0 / 22-03-19
Power-On Self-Test (POST) İşlemleri
Bilgisayarın güç (power) düğmesine basıldığında, tüm donanımlara
elektrik verilir.
CPU’ya enerji verildiğinde, ilk olarak işlemci yongasının iç belleğindeki
veriler temizlenir. Program sayıcı adı verilen alandaki veri de temizlenmiş
olur. Böylece program kodlarının baştan başlaması sağlanır.
Program sayıcı temizlenince, CPU ilk çalıştıracağı kodu aramaya başlar.
Bu kod, anakartın üzerinde bir yonga içerisinde bulunmaktadır. Bu
yonga, çok küçük bir program ve bilgisayarın nasıl çalışacağını
belirlemek üzere bazı ayarları saklar. Bu yongaya BIOS adı verilir. Diğer
adıyla; temel giriş/çıkış sistemi (basic input/output system).
POST
Şimdi artık bilgisayarın bileşenlerini uyandırmak için BIOS kontrolüele alır.
Power-On Self-Test (POST) adı verilen süreçte, bilgisayarın enolmazsa olmaz parçaları tek tek denetlenir.
POST işlemi sırasında sürücülerden bazı sesler duyulabilir veya bazıLED’lerin yanıp söndüğü görülebilir. Fakat ekran ilk başta siyahtır.
BIOS ilk başta CMOS (complementary metal oxide semicon-ductor) yongası içerisindeki RAM belleğin küçük bir bölgesini (64bayt) kontrol eder. Bu RAM bellek içerisindeki veriler, BIOS piliyardımıyla hafızada tutulur. CMOS, bilgisayarda kuruludonanımlar hakkında kayıtlar içerir. BIOS, POST işlemine bu bilgilerikullanarak devam eder.
POST
Donanım bileşenleri belirlendikten sonra, BIOS ve CPU donanım
bileşenlerinin düzgün çalışıp çalışmadığını kontrol eder. Bunun için, BIOS,
değişik lokasyonlardaki kodları okuması için CPU’ya direktif verir ve CPU
bu kodları BIOS yongası üzerinde önceden tanımlı kayıtlarla karşılaştırır.
BIOS, sistemdeki temel donanımlardan klavye, fare, sabit disk veya disket
sürücü gibi aygıtların aygıt sürücülerini ve kesme işleyicilerini belleğe
yükler. Bir tuşa basıldığında, klavye, o tuşa özgü bir kod üretir ve aygıt
sürücüsü bu kodu CPU’nun anlayabilmesi için başka bir koda dönüştürür.
Kesme işleyicisi ise, mikroişlemcide çalıştırılmak üzere bekleyen kodları
CPU’nun dikkatine sunma görevini üstlenir.
POST
Bilgisayarın tüm işlemlerinin, senkronize edilmiş bir şekilde yerine getirildiğindenemin olunduktan sonra, sırasıyla, CPU, sistem zamanını veya gerçek zamanlısaati kontrol eder.
BIOS, sistem veriyolu üzerinden, tüm temel bileşenlerin çalıştığını bildiren birkodu CPU’ya gönderir. Veriyolu, anakart üzerindeki baskılı elektrik devrelerdenoluşur. Veriyolları sayesinde bütün bileşenler birbirine bağlanır.
POST, ekran kartında bulunan belleği ve görüntü sinyallerini test eder. BIOSkodları ve bellek konfigürasyonu bilgisayarın ekranında görünen ilk şeylerdir.
BIOS, belleğin 0000:0472 adresinden soğuk önyükleme (cold boot) ve sıcakönyükleme (warm boot) olup olmadığını kontrol eder. Soğuk önyükleme,bilgisayarın daha önceden kapatıldığını, sıcak önyükleme ise yenidenbaşlatıldığını ifade etmektedir. Eğer bu bellek adresinde ‘1234’ değeri varsa,BIOS yeniden başlatma olduğunu anlayıp POST işlemini yapmadan geçer.
POST
Soğuk önyükleme için, RAM yongalarının düzgün çalıştığından
emin olmak için birçok test gerçekleştirir. Tesler, her yongaya
yazıp, sonra okuma ve önceki yazılanla karşılaştırma şeklinde
yapılır. Bu noktada, bazı kişisel bilgisayar ekranlarında hızla
değişen bir sayaç gözükür.
POST işlemi, dahili disket sürücü, optik sürücü ve sabit disk
sürücülerinin özel adreslerine sinyaller gönderir ve daha sonra
sürücülerin kullanımda olup olmadığını belirlemek üzere
cevaplarını izler. POST işleminin sonunda, BIOS kontrolü
bilgisayarın işletim sistemine bırakır. Bu işleme önyükleme (boot)
işlemi adı verilir.
BIOS ile CMOS Farkı
BIOS
Önyükleme sürecini yürütür.
Aygıt yazılımı (firmware)
Temel giriş/çıkış sistemi
Kalıcı bellek
Önyükleme sırasında donanımları ayarlar ve çalışma
zamanı servislerini belirler.
CMOS
BIOS konfigürasyon ayarlarını tutar.
Özel bellek
Tümleşik metal oksit yarıiletken
Geçici bellek
Tüm BIOS ayarlarını tutar.
BIOS
CMOS
BIOS Disk Önyüklemesi
BIOS tüm donanımları kontrol ettikten sonra, bilgisayarın ROM BIOS’unda bulunan önyüklemeprogramı, işlemciden, C: sürücüsünün (CD-ROM, flash bellek veya disket sürücü vb. olabilir) anaönyükleme sektöründe (master boot sector) bulunan bir programı çalıştırmasını ister. NTLDR(NTLoaDeR) adı verilen bu kod, sürücüde önyükleme kodlarının nerede olduğunu söyler. Eğerbirden fazla işletim sistemi varsa, bilgisayarda yüklü işletim sisteminin seçimi ekranı gelir.
Windows açılış ekranı gelmeden önce, bilgisayar donanımlarının tanımlanması içinNTDETECT.COM dosyası çalıştırılır. Tüm donanımları, Windows Kayıt Defteri (Registry)’den kontroleder.
Kayıt defteri, bazı düşük seviye programları belleğe yükler. Bu programlar, makine düzeyindedonanımı kontrol eden bazı kodlardır.
Sonrasında tak-çıkar aygıtların sürücüleri belleğe yüklenir.
Sabit disk sürücüleri belleğe yüklenir.
Ekran kartı sürücüleri belleğe yüklenir.
Önemli servis yazılımları (disk birleştiricisi, bölümlendirme yöneticisi,…) belleğe yüklenir.
Windows kullanıcı giriş ekranı görüntülendiğinde önyükleme işlemi tamamlanır.
UEFI (Unified Extensible Firmware
Interface) Önyükleme
UEFI Firmware
• CPU ve yonga seti yüklemesi, sürücülerin yüklemesi vb. işlemler gerçekleştirilir.
UEFI Önyükleme Yöneticisi
Windows Önyükleme Yöneticisi
(bootmgfw.efi)
Windows İşletim Sistemi
Yükleyici (winload.efi)
Kernel(ntoskrnl.exe)
UEFI aygıt sürücüleri yüklenir, önyükleme
uygulaması yüklenir.
Kullanıcı tarafından seçilen Windows işletim
sistemi yüklenir.
Windows işletim sistemi yüklenir, ExitBootServices()
rutini çağırılır.
Mikroişlemci (Microprocessor)
Mikroişlemci; aritmetiksel ve mantıksal işlemlerin yapıldığı birimdir. Diğeradı, merkezi işlem birimi (central processing unit)’dir.
Mikroişlemci aşağıdaki kısımlardan oluşur;
Aritmetik Mantık Birimi (ALU): Aritmetiksel ve mantıksal işlemler bu birimdegerçekleştirilir. İşlemcinin çekirdeğidir.
Saklayıcı (Register): İşlemci içinde verinin kaydedildiği bellektir.
Kontrol Birimi (Control Unit): İşlemci içerisinde veri işlemlerinin/iletimininkontrolünü sağlar.
Veriyolu (Bus): Verilerin taşındığı yollardır. Adres, data ve kontrol veriyollarıbulunur.
Komut Çalıştırma Aşamaları:
Fetch (Getir) Decode (Çöz) Execute (Çalıştır) Store (Sakla)Mikroişlemcinin yapısı 13
Genel Amaçlı Saklayıcılar
Accumulator (AC): ALU’da yapılan işlemler sırasında kullanılan en temel saklayıcıdır.
Program Counter (PC): Program satırlarının numarasını saklar.
Instruction Register (IR): Komutların tutulduğu saklayıcıdır.
Other registers
Memory Address Register
Memory Data
Register
Control Unit
ALU
Main Memory
Clock
Address bus
Data bus
Control bus (read / write)
µP
VER
İYO
LLA
RI (B
USES)
14
Mikrobilgisayar (Microcomputer)
Bir mikrobilgisayar, bilgisayarın tüm bileşenlerinin (işlemci,
bellek, giriş/çıkış birimleri) küçük bir devrede birleştirilmiş
halidir.
Tek bir yonga içerisinde olmasına gerek yoktur.
Mikrobilgisayarın temel bileşenleri
15
Mikrodenetleyici (Microcontroller)
Mikrodenetleyiciler, mikroişlemcinin yanı sıra
çevresel bileşenlerin de tek bir yonga içerisinde
yer aldığı cihazlardır.
Mikroişlemci ile mikrobilgisayar arasında bir
yerdedir.
Mikrodenetleyicinin temel bileşenleri
16
CPU
(Mikroişle
mci)
Bellek
G/Ç
Aygıtları
Adres
Data
Kontrol
Adres
Adres
Data
Data
Kontrol
Kontrol
Data veriyolu
Mikrodenetleyici Mimarileri
MikrodenetleyiciMimarileri
Bellek organizasyonu
açısından
Von Neuman
Harvard
Komut işleme tekniği açısından
CISC
RISC 17
Bellek Mimarileri
(1) Von Neumann
Program ve verinin aynı bellek üzerinde
saklandığı bellek mimarisidir.
Veriler kod olarak ya da kodlar veri olarak
saklanabilir.
Von Neumann mimarisi
18
Bellek Mimarileri
(2) Harvard
Program belleği ve veri belleğinin ayrı olduğu bellek mimarisidir.
En iyi avantajı, hem program belleğine hem de veri belleğine
eşzamanlı olarak erişim sağlanabilmesidir.
Harvard mimarisi
19
Komut Mimarileri
(1) CISC
CISC: Complex Instruction Set Computer
Daha az komutla daha çok işlem yapılabilir.
Komutlar uzun olduğundan çözme ve çalıştırma süresi uzar.
Intel, AMD türü işlemciler CISC yapısına sahiptir. Ama RISC şeklinde işlemleri parçalara
bölerek işlem yaparlar.
20
Komut Mimarileri
(2) RISC
RISC: Reduced Instruction Set Computer
Daha az sayıda komut içerir.
Sabit uzunlukta komut yapısı vardır.
Doğrudan bellek üzerinde işlem yapan komutlar olmayıp, işlemler iç saklayıcılarda çalıştırılır.
Belleğe sadece okuma/yazma işlemleri için erişilir.
RISC işlemcilerde çok sayıda saklayıcı bulunur.
21