Bagaimana Sistem Komputer Beroperasi

Bagaimana Sistem Komputer Beroperasi

Bagi seseorang pengguna atau juruteknik komputer PC, pengetahuan asas tentang bagaimana komputer beroperasi adalah berguna. Apabila PC dihidupkan dan sebelum menggunakan program aplikasi, banyak perkara sudah berlaku. Kelakuan ini memberikan simptom tentang baiknya atau sakitnya komputer. Seseorang pengguna atau juruteknik yang berpengalaman dapat mentafsir simptom berkenaan dan seterusnya cuba menyelesaikan masalah operasi. Apabila sesuatu PC dihidupkan, 2 peringkat tentu berlaku. Peringkat pertama ialah peringkat perkakasan. Peringkat kedua ialah peringkat perisian. Kita sekarang akan melihat kedua-dua peringkat dengan lebih mendalam. Peringkat Perkakasan Komputer yang kompleks boleh dibahagikan kepada bahagian utama iaitu perkakasan fizikal. Perkataan Inggeris CONSOLE juga digunakan untuk bahagian ini. Peranti-peranti yang terlibat dalam perkakasan utama ini termasuk papan induk ( motherboard ) ROM BIOS pemacu cakera ( disk drive ) kad-kad tambahan ( expansion cards ) pembekal kuasa ( power supply ) monitor papan kekunci ( keyboard ) tetikus ( mouse ) modem pemacu CD-ROM pencetak ( printer ) pengimbas ( scanner ) Kita akan melihat tiga komponen utama ketika komputer dihidupkan.Komponen ini ialah Mikropemproses ROM BIOS POST Mikropemproses Mikroprosesor merupakan pusat operasi komputer seperti otak manusia. Mikroprosesor dikenali CPU ( central procesing unit ). Intel, AMD dan Cyrix merupakan mikroprosesor yang popular. Fungsi mikroprosesor ialah kalkulator yang pantas peranti storan terhad yang perlu dibantu dengan storan sementara dan kekal semasa pemprosesan menjalankan segala pemprosesan dalam komputer Mikroprosesor tidak mampu berfungsi tanpa arahan spesifik. Arahan yang spesifik ini berbentuk digit atau huruf. Arahan ini akan memerintah mikroporsesor melakukan sesuatu. Arahan ini dalam perisian. Perisian ini direka oleh penulis perisian. Sebenarnya, apabila sesuatu arahan ditaipkan, arahan ini akan terus dihantar ke mikroprosesor.

Di dalam mikroprosesor terdapat pendaftar aritmatik ( arithmatic register ) yang melakukan perkiraan. Mulai 486 melainkan 486-SX, ko-prosesor matematik dibina dalam mikroporsesor. Ini meningkatkan pemprosesan data. BIOS BIOS ialah akronim BASIC INPUT / OUTPUT SYSTEM. BIOS ialah satu set arahan dalam satu perisian yang mengoperasi perkakasan komputer. BIOS ditulis dalam bahasa mesin ( machine language ). BIOS juga bertanggunjawab terhadap proses input dan output dan kerja-kerja lain. Maka arahan-arahan membantu komunikasi perkakasan komputer dengan peranti-perantinya. BIOS disimpan di dalam mikrocip secara elektronik. BIOS tidak dapat ditulis semula atau diubah maka cip ini juga dikenali READ-ONLY-MEMORY (ROM) . Oleh sebab ROM dan BIOS adalah sentiasa berkaitan, maka cip ini juga dikenali ROM BIOS. ROM ialah hardware dan BIOS ialah software maka ROM BIOS dibri istilah FIRMWARE. Cip ROM BIOS jenis DIP dan dipaderi kepada papan induk atau dislot padanya. BIOS yang mengawal sistem dipanggil BIOS sistem untuk membezakannya daripada ROM BIOS atas kad tambahan. Cip ROM BIOS digunakan pada kad-kda tambahan seperti ethernet card, video adapter card dan kad-kad lain. Arahan atas kad-kad tambahan ini membantu kada-kad berantaramuka / berkomunikasi dengan PC. Tugas utama perisian BIOS ialah memeriksa sistem komputer semasa komputer ini dihidupkan. Proses pemeriksaan ini dikenali POWER-ON-SELF-TEST. Proses ini akan memeriksa sistem, peranti-peranti, kad-kad tambahan dengan BIOS, membilang jumlah pemacu, serial port ( COM 1 dan COM 2 ), parallel port ( bagi pencetak dan pengimbas ), memeriksa kehadiran dan baiknya papan kekunci, tetikus, monitor, memeriksa dan membilang RAM, cakera keras, alamta memori dan memori port-port dalam RAM. Tugas kedua BIOS ialah pemuat but. But ialah proses memuatkan sistem operasian dari pemacu cakera atau keras untuk menyediakan komputer untuk aplikasi program. Tugas ketiga BIOS ialah memainkan peranan antaramuka paras rendah (low level interface) di antara papan kekunci, kad video, port serial dan parallel dengan mikroprosesor.

Proses POWER-ON-SELF-TEST ( POST ) Proses POST berlaku sebelum proses but dan aplikasi program. POST memeriksa mikroprosesor, ROM BIOS, slot-slot untuk kad-kad tambahan, kad video, ,port-pot, jam sistem (clock ), cakera keras, pemacu flopi, CMOS dan bateri dan pengawal disk. Sekira semua komponen tersebut baik, satu bunyi bip akan dipapar sebelum but. Jika sebaliknya belaku, maka iimptom bunyi yang berbeza akan ditunjukkan bergantung kepada komponen yang bermasalah operasi. Biasanya mesej ralat akan ditunjukkan bagi tindakan selanjtunya.

Ujian Register CPU Dan Alamat Program Counter Apabila suis kuasa dihidupkan, arus AC mengalir ke pembekal elektrik di dalam komputer dan arus AC ditukar kepada arsu DC untuk komputer. Arus DC mengalir mengikut perjalanan tetap ke CPU. Isyarat elektrik memadamkan segala data yang msih tertinggal di dalam memori pendaftar dalaman ( internal memory register ). Kemudian isyarat elektrik ini reset sesuatu pendaftar CPU ( CPU register ) yang dipanggil pembilang program (program counter) kepada satu nombor spesifik.

Nombor ini berbeza bagi siri komputer yang berlainan. Mengikut White ( 1994 ) bagi AT dan komputer selepasnya, nombor ini ialah F000h. Peranan nombor ini memberitahu CPU alamat arahan yang memerlukan pemprosesan. Alamat ini pada permulaan program but. Kata lain, program but sentiasa disimpan pada alamat F000h ini. Alamat diset di dlam cip-cip ROM yang mengandungi BIOS.

Permulaan Program But Dan Pemeriksaan POST POST menguasai aktiviti-aktiviti komputer selepas komputer dihidupkan. Dengan alamat F000h, CPU mula mencari dan membangunkan program but dalam ROM BIOS. But program memulakan satu siri pemeriksaan sistem. Pertamanya, CPU memerikas diri sendir dan POST program dengan membaca kod-kod pada lokasi-lokasi yang berlainan dan seterusnya membandingkannya dengan rekod-rekod yang tetap dan serupa.

Pemeriksaan Semua Komponen Selepas perbandingan itu, CPU menghantar isyarat-isyarat elektrik melalui litar di papan induk yang dipanngl bus kesemua komponen untuk memastikan semua komponen ini berfungsi baik. Pengguna akan terdengar bunyi pergerakan bahagian-bahagian tertentu di dalam komputer. Jika monitor sudah dihidupkan, LCD akan menunujukkan isyarat lampu merah kepada hijau kekuning-kuningan

Ujian Jam Dalaman ( Inner Clock ) Seterusnya CPU memeriksa sistem inner clock yang memastikan semua komponen berfungsi secara sinkronis.

Ujian Kad Tambahan Dan Kad Video Selepas uji inner clock, POST terus menguji memori di atas kad video, isyarat video dan kad tambahan lain. Kemudian POST memuat kod BIOS di dalam kad video ke dalam sistem BIOS keseluruhan dan konfigurasi sistem. Jika ada masalah kad display, 2 bunyi bip panjang atau LCD kekal dalam lampu merah. Sistem tidak diteruskan lagi ( atau hang ).

Ujian Memori Pada masa yang sama, POST terus menguji cip-cip RAM untuk memastikan cip-cip ini baik. CPU cuba menulis setiap cip dan membaca data tersebut. Kemudian membandingkan bacaan ini dengan data yang ditulis pada mulanya. Sesuatu akaun tentang pelbagai memori, iaitu base memori, extended memori, cache memori akan dipapar di skrin. Ujian Papan Kekunci CPU juga memeriksa papan kekunci. Jika papan kekunci tidak dipasang, mesej "Keyboard Error Press " ditunjukkan. Jika mana-mana satu kekunci tertekan, satu siri bip berterusan dikeluarkan. POST berhenti hingga masalah ini diselesaikan. Ujian Pemacu

Kemudian POST menghantar isyarat melalui bus mengikut perjalanan spesifik ke pemacupemacu cakera A:, B:, dan C: untuk memastikan pemacu ini baik. Satu akaun pemacu dipapar tas skrin pada akhir POST dan permulaan but.

Perbandingan Dengan Rekod-Rekod CMOS Bagi AT dan PC selepasnya, keputusan pemeriksaan POST dibandingkan dengan rekod tetap di dalam cip CMOS ( Complimentary Metal Oxide Semi-conductor ). Rekod ini mengandungi maklumat tentang komponen yang diinstal. Jika semua baik, satu bip akan dihasilkan. Jika berlainan, isyarat CMOS Setup akan diberi dan proses berhenti untuk tindakan selanjutnya. Penyatuan Bios Kad Tambahan Dan Peranti POST akan memeriksa BIOS kad tambahan dan BIOS peranti seperti CD-ROM. Kod BIOS ini akan dicantumkan dengan BIOS sistem. Satu skrin seperti berikut ditunjukkan.

CPU Tyype : 80486DX-4 Base Memory : 640 K Co-processor : Installed Extended Memory : 7168 K CPU : Cache Memory : 256 K Disket Drive A : 1. 2 M 5.25 in Display Type : EGA / VGA Disket Drive B : 1.44 M 3.5 in Serial Ports : 3F8 2F8 Hard Disk C : User type 516 M Parallel Ports : 378 Hard Disk D : Not Installed

Pengguna boleh menggunakan kekunci < PAUSE> untuk menhentikan skrin ini untuk memerhati isi kandungannya . Selepas ini akan mulanya satu ayat yang menyaakan permualaan peringkat perisisan, iaitu peringkat kedua. Anda akan lihat " Starting MS-DOS ........"

Peringkat Perisian Peringkat perisian satu sambungan kepada peringkat perkakasan. Peringkat ini juga dikenali sebagai "bootup". Pada peringkat ini, skrin seperti berikut ditunjukkan. Starting MS-DOS ...................... atau Starting Windows 95 .... CARI IO.SYS dan MSDOS.SYS Di peringkat ini, program but di dalam ROM BIOS mecari kedua-dua fail IO.SYS dan MSDOS.SYS. Bagi IBM kedua-dua fail dikenali sebagai IBMBIO.COM dan IBMDOS.COM. Pertama, program but akan memeriksa pemacu A: dan memastikan cakera di dalamnya sudah diformat dan mengandungi fail-fail ini. Jika tiada fail ini di sini, but program akan terus mencari kedua-dua fail ini di C: dan terus but komputer. Jika tidak terdapat kedua-dua fail ini di A: atau di C: satu mesej ralat berikut dipaparkan.

Non-system disk or Disk error Replace and strike any key when ready Komputer terus berhenti dan tidak berjalan lagi sehingga anda memasukkan satu disket sistem di A: dan but dari A: dan kemudian ke C: MEMUAT BOOT RECORD KE DALAM RAM Selepas ditemui kedua-dua fail tersebut, program but akan membaca data di dalam sektor pertama disket sistem dan seterusnya menyalinnya ke dalam lokasi spesifik di dalam RAM. Maklumat data ini menjadi "DOS boot record". " DOS boot record" ini disimpan di lokasi yang sama bagi semua disket yang sudah diformat. " Boot record" ini hanya 512 bait dan hanya mencukupi untuk `memuat kedua-dua fail pengoperasian, iaitu IO.SYS dan MSDOS.SYS ke dalam memori beralamat 7C00h RAM. Selepas program but BIOS memuatkan "boot record", program but BIOS akan menyerahkan kawalan sistem kepada "boot record" yang sekarang berada di alamat memori 7C00h.

MEMUAT IO.SYS KE DALAM RAM Fail IO.SYS mempunyai fail sistem dan attribut tersembunyi . Apabila "boot record" mengawal PC, "boot record" terus memuat IO.SYS ke dalam RAM. Fail IO.SYS menggunakan driver-driver fizik di dalam ROM BIOS. Fail IO.SYS mengandungi satu rutin SYSINIT yang menguruskan langkah-langkah but lain. " Boot Record" terus disimpan dan tidak digunakan lagi, dan SYSINIT terus mengambil tugas but yang berikut.

SYSINIT MEMUAT MSDOS.SYS KE DALAM RAM SYSINIT memuat fail MSDOS.SYS yang tersembunyi dan sistem ke dalam RAM. MSDOS.SYS bekerjasama dengan BIOS untuk menguruskan fail-fail, melaksana program-program, merespon kepada isyarat-isyarat daripda perkakasan.

MSDOS.SYS MELAKSANA ARAHAN DI DALAM CONFIG.SYS Selepas MSDOS.SYS dimuat, SYSINIT mencari fail CONFIG.SYS yang direka oleh si pengguna atau juruteknik. Apabila fail CONFIG.SYS ditemui, SYSINIT akan mengarahkan MSDOS.SYS mentafsir arahan CONFIG.SYS. Arahan ini menyuruh sistem pengoperasian cara-cara menangani operasi-operasi seperti bilangan fail pelu dibuka, bilangan "stack" dibuat dan baitnya, dan "device drivers" yang menguruskan memori dan di mana memori itu ditempatkan yang setiap kali komputer dihidupkan. ( Device driver ialah program yang menambah kemampuan BIOS untuk mengawal memori atau perkakasan.)

MSDOS.SYS MEMUAT COMMAND.COM Fungsi MS-DOS EXEC dalam SYSINIT mengarah MSDOS.SYS mencari dalam direktori umbi ( root directory ) dan memuat fail COMMAND.COM. Fail ini ialah fail antaramuka pengguna (user interface ) dengan MSDOS. Fail ini menunjukkan tanda C prompt pada skrin. Fail ini juga memuat program aplikasi, dan mengurus pengoperasian sistem. Fail ini mengandungi 3 bahagian: Bahagian resident, bahagian transient, dan bahangian initialisation.

BAHAGIAN PERTAMA COMMAND.COM ( BAHAGIAN RESIDENT ) Bahagian pertamanya ialah satu tambahan ( extension ) kepada fungsi-fungsi input / output. Program ini dimuat di dalam memori RAM. Alamatnya di hujung memori yang

berada di bawah alamat program dan di bahagian atas alamat interrupt table. Bahagian resident ini mengandungi kod-kod untuk memproses Ctrl-C dan Ctrl-Break, mengesan ralat, dan memuat semula bahagian transient apabila diperlukan. Bahagian ini menjadi bahagian tetap sistem pengoperasian.

BAHAGIAN KEDUA COMMAND.COM ( BAHAGIANTRANSIENT) Bahagian transient , COMMAND.COM memanggil keluar arahan papar atau batch file transient Ia mengandungi arahan DOS dalaman ( internal DOS commands) seperti DIR, COPY, TYPE, MORE, DEL, REN. Bahagian kedua ini dimuat ke alamat di hujung tinggi RAM konvensional dan di dalam batasan 640 K. dan boleh ditulis semula oleh program aplikasi jika memori ini diperlukan.

BAHAGIAN KETIGA( BAHAGIAN INITIALISATION ) COMMAND.COM DAN AUTOEXEC.BAT Bahagian ketiga, bahagian initialisation, dimuat selepas bahagian transient. Bahagian ini mengandungi kod untuk memuat fail AUTOEXEC.BAT. Bahagian initialisation ini digunakan sekali sahaja semasa but ini. Fail AUTOEXEC.BAT ditulis mengikut kehendak si pengguna. Fail ini ditulis dengan menggunakan QBASIC atau NOTEPAD atau pemproses perkataan yang lain. Fail ini disimpan di direktori umbi seperti CONFIG.SYS. Biasanya fail ini mengandungi satu siri arahan DOS di dalam bentuk fail kumpulan. Selain daripada itu terdapat juga program-program aplikasi atau perkara-perkara lain yang si pengguna ingin dilaksanakan, dipapar atau dimuatkan semasa komputer dibut. Kedua-dua fail, CONFIG.SYS dan AUTOEXEC.BAT dikonfigur untuk operasi komputer yang optimum. Adalah baiknya si pengguna menyimpan satu disket yang mengandungi kedua-dua fail, COMMAND.COM dan sistem fail untuk tujuan kecemasan. Jika tiada COMMAND.COM, satu mesej ralat dipaparkan. Missing command interpreter ( e.g. COMMAND.COM ) dan C: \> prompt menjadi C> sahaja. Tiada arahan DOS dapat dimasukkan. Satu fail COMMAND.COM perlu disalin ke direktori umbi tetapi mesti pastikan sepadan dengan versinya untuk mengelakkan sistem terhenti semasa keluar daripada program aplikasi. Jika versi itu tidak sepadan, mesej ralat " COMMAND.COM mismatch" ditunjukkan. Selepas but dilaksanakan, skrin menunjukkan C:\> untuk dimasukkan arahan DOS mengikut kehendak si pengguna. Katakan si pengguna ingin membuka sesuatu program aplikasi di C:\>, COMMAND.COM akan mencari satu intrinsic program dengan nama tersebut. Jika gagal menemui fail ini, COMMAND.COM akan menggunakan path tersebut untuk mencari satu fail dengan nama .COM, .EXE atau .BAT dalam turutan ini. Jika langkah ini gagal lagi, COMMAND.COM akan memaparkan mesej ralat Bad Command or File Name Jika .COM atau .EXEC dijumpai, COMMAND.COM akan menggunakan fungsi EXEC dalam MSDOS untuk memuatkan program aplikasi berkenaan dan seterusnya memindah pengawalan sistem kepada program aplikasi ini. Apabila program aplikasi ditamat, COMMAND.COM akan dimuat semula dan pengawalan sistem dikembalikan kepada sistem pengoperasian dan COMMAND.COM. Perbincangan Fungsi arahan REM ialah dari Perkataan REMark. DOS akan mengabaikan segala yang terdapat dalam barisan ini semasa bootup. Biasanya satu ruang di antara REM dan tulisan lain diperlukan. Walaupun demikian, anda boleh beberapa ruang yang anda suka. REM ini boleh diggunakan

untuk CONFIG.SYS dan AUTOEXEC.BAT. REM sama dengan kolon ":" atau semi kolon ";" di fail WINDOWS DEVICE= ialah arahan DOS yang memuat sesuatu device driver ke dalam conventional memori ( bawah 640 K). Satu arahan merupakan adik beradiknya ialah DEVICEHIGH=. DEVICEHIGH= memuatkan device driver ke dalam upper memori ( dari 640 K ke 1023 K). Device driver ialah program yang menghubungkan komunikasi di antara PC dengan perkakasan yang dipasang kepada PC. Contohnya, Mouse device driver membolehkan interface di antara mouse dengan PC. CD-ROM device driver membolehkan komunikasi PC dengan CD-ROM. DEVICE= C: \DOS\HIMEM.SYS memuatkan fail pengurusan extended memory, HIMEM.SYS dari sub-direktori DOS di root direktori C: ke dalam conventional memory ( bawah 640 K ). HIMEM.SYS menggunakan High Memory Area sebaik sahaja di atas Conventional Memory, 64 K yang pertama kali lepas memori konvensional. Kawasan ini untuk menyimpan DOS 5 atau DOS 6. HIMEM.SYS menolong penggunaan memori ini tanpa pertukaran kepada protected mode tetapi secara langsung. Dengan cara lebih banyak ruang memori konvensional dibebaskan untuk penggunaan aplikasi seperti permainan, CD-ROM dan Windows. Fail HIMEM.SYS menukarkan extended memory (XMS) kepada expandend (EMS) memory. Ini perlu untuk WINDOWS. EMM386. EXE membina expanded memory daripada extended memory ( XMS = extended memory, EMS= expanded memeory). FILE= ialah satu arahan DOS untuk membuka satu bilangan pada sesuatu masa tertentu. Bilangan fail-fail di antara 8 dan 255. Nombor ini tidak boleh nombor perpuluhan. Nombor default ialah 8. Biasanya di CONFIG.SYS Files=30 digunakan. Lebih banyak nombor ini lebih banyak memory diperlukan untuk mengesan fail-fail yang sudah dibuka oleh DOS. Walaupun amaun memory ini kecil tetapi jangan set nombor yang besar kerana ia akan membazir banyak memori. Mesej ralatnya seperti " Not enough files or Too many files are open" meminta menambah bilangan fail dalam setting. Misalnya FILES= 45. Bagi sistem komputer yang menggunakan MS-DOS sahaja FILES=30 sudah cukup tetapi bagi persekitaran WINDOWS, FILES=50 atau lebih sedikit adalah mencukupi. BUFFERS= ialah arahan DOS. Arahan perlu satu bilangan nombor "file transfer buffers". Nombor ini di antara 1 dan 99. ‘File transfer buffer’ ialah satu kawasan memori yang diketepikan oleh DOS buat sementara semasa data dipindah dari atau kepada cakera ( disk ). Buffers boleh menambah prestasi disket kerana data yang tidak digunakan boleh disimpan dalam disket sehingga sistem tidak sibuk memindah fail/ data yang lain. BUFFERS= boleh digunakan bersama dengan SMARTDRIVE atau BUFFERS= diabaikan. Biasanya, salah satu ini digunakan. Jika mesti BUFFERS= digunakan, satu nombor ( kurang daripada 100 yang kecil diset. Contoh, BUFFERS=10.

Autoexec.bat boleh diperiksa untuk menentukan sama ada BUFFERS= atau SMARTDRIVE.EXE digunakan. Jika pemacu SCSI digunakan , SMARTDIVE. EXE sepatutnya diprogram di dalam CONFIG.SYS Contoh: fail AUTOEXEC.BAT C:\DOS\SMATDRV.EXE PROMPT $P$G PATH C:\WINDOWS;C:\DOS;C:\UTILITY SET TEMP=C:\TEMP LOADHIGH C:\DOS\DOSKEY.COM Merekacipta Fail CONFIG.SYS dan AUTOEXEC.BAT Kedua-dua fail ini merupakan sistem fail. Penguasaan kemahiran menulis kedua-dua fail boleh mengarah komputer mengoperasi mengikut cara dan juga menguruskan memori dengan berkesan. Fail-fail CONFIG.SYS dan AUTOEXEC.BAT tidak digunakan lagi di dalam WINDOWS95. Fungsi kedua-dua fail ini telah diambilalih oleh fail ‘REGISTRY’. Fail ini sudah diprogram di dalam Windows95 oleh Microsoft.