Rozdział 2, systemy

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Rozdział 2
Jak działa komputer
Zagadnienia
Po ukończeniu tego rozdziału będziesz w stanie:
•
Określić i zrozumieć cztery podstawowe funkcje komputera: wprowadzanie danych,
przetwarzanie, wyświetlanie oraz przechowywanie danych.
•
Zrozumieć etapy sekwencji startowej, inicjującej i testującej sprzęt.
•
Rozróżnić właściwości i funkcje komponentów sprzętowych, sprawiające, że komputer
działa.
•
Rozpoznać komponenty komputerów przenośnych w odniesieniu do ich stacjonarnych
odpowiedników.
•
Zrozumieć pojęcie zasobów systemowych, w tym przerwania IRQ, kanały DMA oraz
adresy I/O.
Rozdział ten opisuje sposób działania komputera. Rozpoczynając przegląd systemu,
poznasz proces uruchamiania, włączając w to inicjalizację i testowanie systemu, ładowanie
systemu operacyjnego oraz uruchamianie sekwencji rozruchowej wymaganej do działania
komputera.
Opisano tu szczegółowo sprzęt komputerowy, ilustrując opis zdjęciami. Jako rozsze-
rzenie informacji o komputerach stacjonarnych rozdział ten zawiera informacje odnoszące
się do laptopów zwanych komputerami przenośnymi.
Zasoby systemowe są dzielone przez komponenty komputera oraz różne urządzenia.
Żądania przerwań (IRQ), bezpośredni dostęp do pamięci (DMA) oraz adresy wej-
ścia/wyjścia (I/O) umożliwiają procesorowi (ang.
Central Processing Unit,
CPU) obsługę
wielu żądań.
Operacje wykonywane przez komputer
Istotne jest zrozumienie czterech podstawowych operacji wykonywanych
przez system komputera. Operacje te ułatwiają komunikację pomiędzy
użytkownikiem i systemem.
Rozdział ten obejmuje następujące zagadnienia:
•
wejście,
•
przetwarzanie,
•
wyjście
•
przechowywanie danych.
Wejście, przetwarzanie, wyjście oraz przechowywanie
System operacyjny jest oprogramowaniem kontrolującym funkcjonalność oraz
zapewniającym niskopoziomowe procedury aplikacjom. Większość systemów
operacyjnych zapewnia funkcje odczytu i zapisu danych do plików. Następnie
system operacyjny tłumaczy żądania operacji na plikach na operacje możliwe do
wykonania przez kontroler dysków. System operacyjny pomaga komputerowi
wykonać cztery podstawowe operacje: wejście, przetwarzanie, wyjście oraz
przechowywanie danych. Rysunek 2.1 przedstawia te cztery główne operacje.
Najbardziej powszechnym sposobem wprowadzania danych do komputera jest
użycie klawiatury (patrz rysunek 2.2). Innym urządzeniem do wprowadzania
danych jest ekran dotykowy (patrz rysunek 2.3). W pełnoekranowych
komputerach ekrany dotykowe mają przyciski ekranowe dostępne przez dotyk
palca lub piórka. Urządzenia takie są indywidualnie projektowane i zazwyczaj
proste w użyciu, dlatego mogą być używane przez każdego. Ekrany dotykowe
używane są również w PDA i tabletach. Ze względu na mniejsze rozmiary tych
ekranów do pracy wymagane jest piórko. Urządzenia wejściowe umożliwiają
użytkownikowi otwarcie strony WWW, wysłanie poczty czy dostęp do pliku na
serwerze.
Przetwarzanie odnosi się do funkcji centralnego procesora. Gdy komputer jest
włączony, procesor zawsze przetwarza dane zarówno ze źródeł wewnętrznych, jak i
zewnętrznych. Procesor przetwarza dane wewnętrzne, aby uruchomić system i
programy testujące działanie komputera. Gdy użytkownik pracuje w jakimś
programie - np. edytorze tekstu - procesor przetwarza wprowadzane dane, aby
wyświetlić je na monitorze, lub gdy są przesyłane na drukarkę.
Przetwarzanie danych skutkuje zazwyczaj uzyskaniem jakiegoś wyniku (ang.
output
-
wyjście), takiego jak plik edytora tekstu lub arkusza kalkulacyjnego. Najpowszech-
niejszym sposobem na uzyskanie danych na wyjściu, jest przesłanie ich na ekran monitora
komputerowego (patrz rysunek 2.4) lub na drukarkę. Obecnie większość komputerów
posiada połączenie z Internetem, co daje możliwość przesłania danych pocztą elektro-
niczną lub poprzez stronę WWW.
Przechowywanie danych jest najważniejszą spośród czterech funkcji komputera.
Twarde dyski, napędy CD-R/RW oraz dyskietki są przykładami urządzeń składujących
dane. Najpowszechniejszą metodą przechowywania plików jest ich zapis na twardym
dysku. Twardy dysk można sobie wyobrazić jako wielką szafkę z plikami. System
operacyjny odszukuje wolne miejsce na dysku, zapisuje plik i zapamiętuje jego
lokalizację.
Proces uruchomieniowy
Poniżej omówiono następujące zagadnienia:
•
inicjalizacja i testowanie sprzętu,
•
ładowanie systemu operacyjnego i konfiguracji sprzętowej,
•
uruchomienie sekwencji startowej.
Inicjalizacja i testowanie sprzętu
Aby system operacyjny mógł działać, musi zostać załadowany do pamięci
operacyjnej RAM (Random Access Memory) komputera. Gdy komputer jest włączany
po raz pierwszy, uruchamiany jest program zwany programem ładującym (ang.
bootstrap loader),
znajdujący się w kości pamięci BIOS (Basic Input Output System). Podstawowym zada-
niem programu ładującego jest sprawdzenie sprzętu oraz zlokalizowanie i załadowanie
systemu operacyjnego do pamięci RAM. Ponieważ program ten jest wbudowany w kości
BIOS, jest również określany jako kontrolny program BIOS. Podczas wykonywania funk-
cji BIOS, wykonywane są trzy główne zestawy operacji:
1.
Wykonywane są instrukcje POST (Power-On Self Test)
2.
Zakończona zostaje inicjalizacja
3.
BIOS przenosi adres startowy oraz informacje o trybie do kontrolera DMA, a następnie
ładuje główny sektor startowy MBR (Master Boot Record)
POST
Aby przetestować sprzęt komputerowy, program rozruchowy wywołuje inny program
zwany procedurą samotestującą POST (Power-On Self-Test). Podczas tego testu procesor
komputera najpierw sprawdza sam siebie, a następnie zegar systemowy. W następnym
kroku testuje pamięć RAM poprzez zapis danych do każdej kości pamięci i ich odczyt.
Jakakolwiek różnica występująca pomiędzy danymi, oznacza problem.
Jeżeli program POST znajdzie błąd, wysyła wiadomość na monitor komputera. Jeżeli
zostaną znalezione błędy, które nie mogą być wyświetlone na monitorze, sygnalizuje je za
pomocą głośnika systemowego. Pomyślne zakończenie procedury testowej POST sygnali-
zuje pojedynczym dźwiękiem z głośniczka, a na ekranie zaczynają pojawiać się komuni-
katy ładowania systemu operacyjnego
POST stanowi ważną fazę procesu rozruchu. Aby dowiedzieć się więcej o oznaczeniu
kodowym sygnałów dźwiękowych, należy zajrzeć do instrukcji płyty głównej lub odwie-
dzić stronę WWW producenta. Zarówno BIOS, jak i POST są omówione dokładniej
w rozdziale 3.
Ładowanie systemu operacyjnego oraz konfiguracji sprzętowej
Następnym krokiem programu rozruchowego jest zlokalizowanie systemu operacyj-
nego i skopiowanie go do pamięci RAM komputera. Kolejność poszukiwania pliku rozru-
chowego systemu operacyjnego przez program rozruchowy może zostać zmieniona
w BlOS-ie. Najczęściej system operacyjny jest szukany w następującej kolejności: stacja
dyskietek, twardy dysk i napęd CD-ROM.
Gdy program ładujący odnajdzie rekord startowy systemu kopiuje go do pamięci
RAM komputera. Następnie program ładujący przekazuje kontrolę nad procesem ładowa-
nia rekordowi startowemu (ang.
boot record).
Przeszukuje on twardy dysk w celu zlokali-
zowania pozostałych plików systemu operacyjnego. Gdy pliki te zostaną odnalezione
i załadowane do pamięci RAM, rekord startowy nie jest już potrzebny. Kontrolę nad pro-
cesem uruchamiania przejmuje system operacyjny przechowywany na dysku. Rysunek 2.5
pokazuje uruchamianie programu rozruchowego.
Ostatnim krokiem procesu rozruchowego dla systemu operacyjnego jest odnalezienie
pliku konfiguracji sprzętowej, specyficznego dla komputera. Jeżeli komputer posiada mo-
dem lub kartę dźwiękową, system odszukuje ich pliki konfiguracyjne (sterowniki sprzęto-
we) i ładuje je.
Uruchamianie sekwencji startowej
Sekwencja startowa określa zestaw czynności oraz ich kolejność podczas
włączania komputera. Gdy komputer jest restartowany (gorący start) wykonywana jest
ograniczona sekwencja startowa.
Gorący start jest wykonywany w jeden z poniższych sposobów:
•
Poprzez wybranie
Start, Wyłącz, Uruchom ponownie.
•
Poprzez naciśnięcie przycisku reset.
•
Poprzez dwukrotne naciśnięcie kombinacji klawiszy
Ctrl+Alt+Delete.
Zimny start zachodzi podczas włączania zasilania komputera. W takim przypadku
zachodzi dużo więcej zdarzeń i czynności rozruchowych niż podczas gorącego startu.
Zimny start powoduje, że BIOS wykonuje pełną procedurę startową, aby sprawdzić
integralność systemu.
Poszczególne czynności procesu rozruchowego oraz ich liczba
zależą
od różnych
czynników, takich jak:
•
wersja systemu Windows,
•
producent BIOS,
•
wersja BIOS,
•
konfiguracja sprzętowa komputera,
•
czy jest to gorący, czy zimny start.
Czynności wymienione w tabeli 2.1 są wykonywane podczas zimnego startu systemu.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

Rozdział 2, systemy

Tematy