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

İçerik

POST İşlemleri

Disk Önyüklemesi

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.

Merkezi İşlem Birimi

Temel Çalışma Mantığı

Temel Kavramlar

Mikroişlemci Mikrodenetleyici Mikrobilgisayar

12

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