กระบวนการเริ่มต้นระบบคอมพิวเตอร์

สวัสดีค่ะเพื่อนๆ

 วันนี้มีความรู้ใหม่มาฝากอีกแล้ว เป็นการเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์

อ๊ะๆ !! อย่าเพิ่งคิดว่าการเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ธรรมดา ใครๆก็รู้ 

แต่เรามีความรู้ที่น่าสนใจกว่านั้นมาฝาก

ติดตามกันได้เลยค่ะ

การตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่อง(Power-On-Self-Test)

เมื่อคุณเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ คุณจะสังเกตเห็นว่าหน้าจอคอมพิวเตอร์นั้นยังไม่มีอะไรเกิดขึ้น

เป็นเวลาหลายวินาที จริงๆ แล้ว คอมพิวเตอร์ของคุณนั้นไม่ได้อยู่เฉยๆ แต่กำลังทำงานอยู่ งานที่เป็นงานซับซ้อน ประกอบด้วยการจัดการสิ่งต่างๆ มากมาย เพื่อให้แน่ใจว่าอุปกรณ์ทุกชิ้นทำงานอย่างถูกต้อง และตรวจสอบว่ามีอุปกรณ์อะไรต่ออยู่กับตัวมันเองบ้าง และถ้ามีบางอย่างผิดพลาดคอมพิวเตอร์ก็จะแสดงข้อความเตือนขึ้นมา การทำงานดังกล่าวนี้เป็นการเริ่มต้นของการทำงานที่ซับซ้อนต่างๆ มากมาย เราเรียกกระบวนการนี้ว่า การบูตอัพ (boot-up) หรือเรียกสั้นๆ ว่า การบูต (boot) ขั้นตอนการบูตเป็นขั้นตอนที่สำคัญ ซึ่งเป็นขั้นตอนการดึงระบบปฏิบัติที่เก็บอยู่ในฮาร์ดดิสก์ของเครื่องมาทำงาน ระบบปฏิบัติการเป็นชุดของคำสั่งที่ทำหน้าที่เป็นตัวประสานการทำงานระหว่างอุปกรณ์ต่างๆของคอมพิวเตอร์ โปรแกรมประยุกต์ และมนุษย์

แต่ก่อนที่คอมพิวเตอร์จะดึงระบบปฏิบัติการมาทำงานนั้น มันจะต้องแน่ในก่อนว่าอุปกรณ์ต่างๆ นั้นทำงานถูกต้อง และซีพียูและหน่วยความจำทำงานถูกต้อง การทำงานดังกล่าวเรียกว่า การตรวจสอบตนเองก่อนเปิดเครื่อง (POST ย่อมาจาก Power-On-Self-Test)

กระบวนการ power on self test (POST) ของเมนบอร์ด คือ การตรวจสอบความพร้อมของระบบโดยรวมของตัวเมนบอร์ดและอุปกรณ์ที่สำคัญของระบบ ก่อนที่จะทำการ เริ่มระบบปฏิบัติการของคอมพิวเตอร์ ถ้ากระบวนการ power on self test ทำงานได้ไม่สมบูรณ์ไม่ว่าจะด้วยสาเหตุใดก็ตามจะไม่สามารถเริ่มระบบปฏิบัตการได้ (ระบบปฏิบัติการ หรือ Operatinng system คือส่วนของโปรแกรมระบบ เช่น วินโดว์ ดอส หรือ โอเอสทู ลีนุกส์ เป็นต้น)กระบวนการ Power on self test เรื่มเมือใด?กระบวนการ power on self test จะเริ่มทำงานทันทีทีทำการ เปิดสวิทซ์ ของเครื่องคอมพิวเตอร์ (power on) แล้วจะเริ่มทำการตรวจสอบส่วนประกอบพิ้นฐานสำคัญต่างๆของคอมพิวเตอร์

1.เมื่อเปิดเครื่องกระแสไฟฟ้าจะกระตุ้นให้ซีพียูเริ่มทำงาน โปรแกรมถาวรที่ฝังภายในตัวซีพียูจะเริ่มทำงานโดยการล้างหน่วยความจำภายในซีพียู หรือที่เรียกกันว่า รีจิสเตอร์ (register) ให้ว่างเปล่า จากนั้นกำหนดให้ริจิสเตอร์ตัวหนึ่งที่ชื่อว่าโปรแกรมเคาร์เตอร์มีค่าตำแหน่งเฉพาะค่าหนึ่ง (program counter ทำหน้าที่จดจำหมายเลขหน่วยความจำที่จะทำการดึงคำสั่งโปรแกรมขึ้นมาทำงาน) โดยถ้าเป็นเครื่องรุ่นAT จะเริ่มทำงานที่แอดเดรสหรือตำแหน่งที่เลขฐานสิบหกที่ F000 ซึ่งเป็นตำแหน่งเริ่มต้นของโปรแกรมบูตนั่นเอง ข้อสังเกต เราจะใส่โปรแกรมบูต “ส่วนแรก” ลงในหน่วยความจำถาวรที่เรียกว่า รอม (ROM :Read-Only Memory ) และส่วนที่สองลงในแผ่นดิสก์ที่มีโอเอส ดังนั้นเมื่อปิดเครื่องโปรแกรมก็ยังคงไม่หายไปไหน เมื่อกลับมาเปิดเครื่องใช้ใหม่ ซีพียูก็จะสามารถอ่านโปรแกรมบูตนี้ได้เหมือนเดิม รอมที่ว่านี้อาจเรียกว่า ไบออส (BIOS : Basic Input/Output System) ก็ได้

2. ซีพียูใช้ตำแหน่งแอดเดรสที่อ้างอิงครั้งแรกนี้ เรียกคำสั่งแรกของโปรแกรมบูตของรอมไบออสขึ้นมา ซึ่งเท่ากับเป็นการเริ่มการบวนการ “โพสต์” โดยเริ่มแรกจะเป็นคำสั่งให้ซีพียูทำการตรวจสภาพตัวซีพียูเองว่าสมบูรณ์หรือไม่ จากนั้นโปรแกรมก็จสั่งให้ซีพียูลองย้อนกลับไปตรวจสอบโปรแกรมโพสต์ว่าถูกต้องหรือไม่ โดยการอ่านพื้นที่หลาย ๆ พื้นที่ของโปรแกรมภายในรอม แล้วลองเทียบกับตัวเลขที่ตอนบันทึกไว้ตั้งแต่ตอนเริ่มสร้างรอม

3. ซีพียูส่งสัญญาณไปทั่วระบบบัสเพื่อให้มั่นใจว่าชิ้นส่วนและอุปกรณ์ต่าง ๆ ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ busคือ กลุ่มของสายไฟที่ใช้เป็นเส้นส่งถ่ายคำสั่งและข้อมูลระหว่างชิ้นส่วนหรือระหว่างซีพียูกับชิ้นส่วนต่าง ๆหรืออาจกล่าวว่า บัส หมายความว่า วงจรไฟฟ้าเชื่อมชิ้นส่วนที่สำคัญต่าง ๆ เข้าด้วยกัน และทำให้ชิ้นส่วนเหล่านี้สามารถติดต่อสื่อสารระหว่างกันได้ 

4. ซีพียูทำการตรวจว่ามีโปรแกรมภาษาเบสิกอยู่หรือไม่ และสมบูรณ์หรือไม่ จากนั้นจะหันไปทำการตรวจสอบตัวกำเนิดสัญญาณนาฬิการ (timer) ซึ่งบางทีเราจะเรียกว่าคริสตัล (crytal) ทั้งนี้ให้มั่นใจว่าจะทำงานเพรียงกันได้อย่างสมบูรณ์ (ตัวกำเนิดสัญญาณนาฬิกาจะเป็นตัวกำหนด “จังหวะ” การทำงานของชิ้นส่วนต่าง ๆ รวมทั้งตัวซีพียู และเจ้าตัวนี้เองที่มีหน่วยเป็นเมกะเฮิรตซ์ (MHZ) เช่น เครื่อง 486-50 ก็มักหมายความว่าเป็นเครื่องพีซีที่ใช้คริสตัลความเร็ว 50 เมกะเฮิรตซ์ หรือทำงาน 50 ล้านจังหวะต่อวินาทีนั่นเอง )

5. ต่อมากระบวนการ “โพสต์” ก็จะทำการตรวจหน่วยความจำบนการ์ดแสดงผล (Monochrome, EGA,VGA ฯลฯ) และสัญญาณภาพ (video signal) เมื่อพบว่าสมบูรณ์ก็จะนำโปรแกรมไบออสที่อยู่บนการ์ดแสดงผลมาผนึกรวมเป็นส่วนหนึ่งของไบออสระบบและกำหนดคุณสมบัติให้กับหน่วยความจำ ถึงตอนนี้คุณจะเริ่มเห็นอะไรบางอย่างปรากฏที่จอมอนิเตอร์เป็นครั้งแรก

6. โพสต์จะทำการตรวจสอบหน่วยความจำหลักที่อยู่บนเมนบอร์ดซึ่งมักจะเป็นแรม (RAM) การทดสอบทำได้โดยการเขียนข้อมูลลงแรม แล้วทดสอบอ่านกลับดูว่าเหมือนกับข้อมูลที่เขียนลงไปในครั้งแรกหรือไม่ในช่วงนี้เองที่ผู้ใช้จะเห็นตัวเลขวิ่งที่หน้าจอ

7. ซีพียูตรวจว่ามีคีย์บอร์ดเสียบอยู่หรือไม่ และมีใครกดปุ่มคีย์ไหนค้างอยู่

8. โพสต์จะส่งสัญญาณไปยังบัสของดิสก์ไดร์ฟต่าง ๆ และฟังสัญญาณโต้กลับว่าไดร์ฟไหนพร้อมที่จะทำงาน

9. สำหรับเครื่อง AT หรือเครื่องรุ่นใหม่ ๆ กระบวนการโพสต์จะทำการเปรียบเทียบผลการตรวจสอบอุปกรณ์กับข้อมูลที่บันทึกไว้ในซีมอส (CMOS) ถ้าข้อมูลไม่ต้องกับที่โพสต์ตรวจสอบมา โพสต์ก็อาจจะเข้าสู่โปรแกรมเซตอัปเพื่อให้เรากำหนดชนิดของอุปกรณ์ใหม่ (ซีมอสเป็นชนิดของชิปหน่วยความจำ มันสามารถเก็บข้อมูลได้นานตราบเท่าที่เราป้อนไฟเลี้ยงจากแบตเตอรี่ให้) อนึ่ง ข้อมูลภายในซีมอสจะไม่หายไปเมื่อมีการปิดไฟเครื่อง แต่จะหายไปได้ในกรณีที่เราใช้แบตเตอรี่มานาน แล้วแบตเตอรี่ไฟหมด (เครื่องพีซีรุ่น XTจะไม่มีหน่วยความจำซีมอสนี้)

10. บางเครื่องที่มีการใส่อุปกรณ์ที่มีไบออสของมันเอง เช่น การ์ดควบคุมดิสก์ชนิด SCSI (อ่านว่าสกัสซี่)โปรแกรมไบออสของการ์ดหรืออุปกรณ์เหล่านี้จะถูกจดจำและผนวกรวมเป็นส่วนหนึ่งของไบออสระบบ ก่อนที่เครื่องพีซีจะเข้าสู่ขั้นตอนต่อไปในการบูต ซึ่งเป็นการโหลดหรือบรรจุโอเอสจากดิสก์ลงสู่หน่วยความจำ

ประเภทของการบู๊ตเครื่อง ดังที่อธิบายแล้วว่าการบู๊ตเครื่อง คือ ขั้นตอนที่คอมพิวเตอร์เริ่มทำการโหลดระบบปฏิบัติการเข้าไปไว้ในหน่วยความจำ RAM ซึ่งสามารถแบ่งออกเป็น2ลักษณะด้วยกันคือ

• โคลด์บู๊ต ( Cold boot ) หรือเรียกว่าบู๊ตเย็น เป็นการบู๊ตเครื่องที่อาศัยการทำงานของฮาร์ดแวร์ โดยการกดปุ่มเปิดเครื่อง ( Power On ) แล้วเข้าสู่กระบวนการทำงานโดยทันที ปุ่มเปิดเครื่องนี้จะอยู่บนตัวเคสของคอมพิวเตอร์ ทำหน้าที่ปิดเปิดการทำงานโดยรวมของคอมพิวเตอร์ทั้งหมดเหมือนกับสวิทช์ของอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป
• วอร์มบู๊ต ( Warm boot ) หรือเรียกว่าบู๊ตอุ่น เป็นการบู๊ตเครื่องโดยทำให้เกิดกระบวนการบู๊ตใหม่หรือที่เรียกว่า การรีสตาร์ทเครื่อง ( restart ) โดยมากจะใช้ในกรณีที่เครื่องคอมพิวเตอร์ไม่สามารถทำงานต่อไปได้ (เครื่องแฮงค์) ซึ่งจำเป็นต้องมีการบู๊ตเครื่องกันใหม่ สามารถทำได้สามวิธีคือ
• กดปุ่ม Reset บนตัวเครื่อง (ถ้ามี)
• กดปุ่ม Ctrl + Alt + Delete จากแป้นพิมพ์ แล้วเลือกคำสั่ง restart จากระบบปฏิบัติการที่ใช้
• สั่งรีสตาร์ทเครื่องจากเมนูบนระบบปฏิบัติการ

ขอขอบคุณที่ติดตามอ่านบล็อกจนจบกันนะคะ ก่อนที่คอมพิวเตอร์จะเปิดเครื่องนี่ผ่านกระบวนการมากมายเลย ไว้ครั้งหน้าจะเอาความรู้ดีๆแบบนี้มาฝากอีกนะคะ บ๊ายบาย ^^