Bài trước: Chuyên gia ứng cứu sự cố (1) - Bộ nguồn máy tính
-----
6. Khởi động máy tính
Quá trình khởi động của máy tính gồm các bước sau:
- Quá trình cấp nguồn, khởi động CPU và POST
- Quá trình tìm và nạp hệ điều hành
6.1. Quá trình cấp nguồn, khởi động CPU và POST
Hình sau minh họa quá trình cấp nguồn, khởi động CPU và POST:
- Bước 1: Khi bật công tắc nguồn, Mạch Khởi Động (nguồn) hoạt động, gửi lệnh P.ON tới Nguồn ATX, kéo theo Nguồn ATX hoạt động, quạt quay. Các nguồn chính +5V, +12V, +3.3V từ ATX sẽ đồng loạt cấp cho Mainboard. Hoàn thành quá trình khởi động nguồn. Xem bộ nguồn: https://www.youtube.com/watch?v=V8AWVytr-n0
- Bước 2: Mạch VRM sẽ cấp nguồn VCORE cho CPU, rồi gửi tín hiệu P.Good đến Chipset Nam. Để ý, nguồn điện do ATX cung cấp sẽ được chuyển qua các mạch ổn áp trước khi cấp cho các linh kiện máy tính. Ví dụ, mạch VRM (Voltage Regulation Modulator) là bộ chuyển đổi điện áp từ 12V về 1.1V để CPU hoạt động. Nguồn VCORE là một loại dòng điện do mạch VRM tạo ra. Xem thêm về mạch VRM: https://www.youtube.com/watch?v=5SxWOtGgYes
- Bước 3: Mạch Clock Gen hoạt động, cung cấp xung clock cho các thành phần trên Mainboard. Clock Gen là viết tắt của Clock Generator, là mạch tạo xung nhịp (clock). Hình sau thể hiện vai trò của mạch Clock Gen trong quá trình khởi động máy tính.
- Bước 4: Khi nhận xung clock, Chipset Nam hoạt động và tạo ra tín hiệu Reset hệ thống, đồng thời mở lệnh cho Chipset Bắc hoạt động.
- Bước 5: Chipset Bắc hoạt động sẽ tạo ra tín hiệu Reset CPU để khởi động CPU
- Bước 6: CPU truy xuất lệnh trong ROM BIOS để kiểm tra các linh kiện (quá trình POST)
Quá trình POST
Quá trình POST (Power-On Self-Test) là quá trình CPU truy xuất lệnh trong ROM BIOS (còn được gọi là nạp BIOS) để kiểm tra các thiết bị phần cứng của máy tính xem đã có đủ chưa và có sẵn sàng làm việc hay không.
Quá trình POST được thực thi mà không cần hệ điều hành, vì thời điểm này hệ điều hành vẫn còn nằm trong đĩa cứng, chưa được hệ thống tìm và nạp vào RAM.
ROM BIOS
ROM là bộ nhớ chỉ đọc (Read Only Memory), nghĩa là chỉ cho máy tính đọc dữ liệu ra, mà không cho phép ghi dữ liệu vào bộ nhớ này. ROM là một trong nhiều loại bộ nhớ của máy tính. Máy tính còn có các loại bộ nhớ khác như RAM, đĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD, thẻ nhớ, cache.
BIOS (Basic Input/Output System - hệ thống nhập/xuất cơ bản) là một chương trình nhỏ, được sử dụng để điều khiển quá trình khởi động, kiểm tra các thành phần của máy tính như bộ nhớ, bo mạch chính, cạc màn hình, ổ đĩa cứng, bàn phím, chuột để đảm bảo chúng đã sẵn sàng làm việc.
Vậy, ROM BIOS là chương trình BIOS chứa trong ROM. Ngày nay, các BIOS được chứa trong bộ nhớ Flash ROM, nên chúng ta có thể thay đổi nội dung một cách linh hoạt bằng các chương trình của nhà sản xuất.
Nếu không thực sự cần thiết, chúng ta không nên cập nhật nội dung của ROM BIOS (update BIOS). Vì nó có thể dẫn tới hệ thống phần cứng không hoạt động được, hoặc hoạt động ở trạng thái không bình thường, hoặc mất thông tin trong ROM BIOS dẫn tới phải đi nạp lại,...v.v. Xem clip này của tác giả Chu Đặng Phú để có thêm thông tin: https://www.youtube.com/watch?v=2nt-QWIjvCs.
Các chức năng chính của BIOS:
- Thực hiện quá trình POST
- Tìm và nạp hệ điều hành
Quá trình POST là quá trình CPU thực thi chương trình trong ROM BIOS. Nghĩa là máy tính được điều khiển bởi BIOS.
Trong quá trình POST kiểm tra mainboard, các chipset, RAM, đĩa cứng, cạc màn hình (VGA), nếu các thiết bị có lỗi nó sẽ báo bằng các tiếng bíp (beep), không có báo hiệu gì, treo máy, hoặc máy tính không hoạt động. Lúc này màn hình chưa có thông tin gì, vì cạc màn hình (VGA card) chưa hoạt động.
Bạn có thể nghe tiếng bíp để đoán tình trạng của các thiết bị. Ví dụ:
- Bíp từng tiếng ngắn và liên tục nhau có thể RAM bị gắn lỏng chân
- Bíp 1 tiếng dài, 3 tiếng ngắn có thể lỗi ở cạc màn hình, có thể do chưa gắn, gắn lỏng chân, hoặc bị hỏng
- Nếu các thiết bị đều hoạt động tốt, bạn sẽ nghe một tiếng bíp ngắn.
Nếu các thiết bị hoạt động tốt, CPU sẽ đọc thông tin trong ROM của cạc màn hình và hiển thị lên màn hình, các thông tin sẽ được hiển thị gồm: nhà sản xuất, kiểu, dung lượng bộ nhớ của cạc màn hình. Đây là những thông tin đầu tiên xuất hiện trên màn hình kể từ lúc bạn bấm nút khởi động (power). Máy tính chạy chậm thì bạn có thể thấy các thông tin này, với máy chạy nhanh thì bạn gần như không thể quan sát nó.
Sau khi xuất thông tin của cạc màn hình, CPU sẽ đọc và xuất các thông tin:
- CPU: hãng sản xuất, loại CPU, tần số làm việc
- Mainboard: chủng loại, đời, bộ chipset
- ROM BIOS: hãng sản xuất, ngày sản xuất, phiên bản (version)
Tiếp theo, CPU sẽ thực hiện kiểm tra RAM (test RAM)
Tiếp theo, CPU sẽ thực hiện đọc 1 byte trong RAM tại địa chỉ 0000:0472, để kiểm tra xem máy tính đang khởi động nhanh (warm boot - bấm Ctrl + Alt + Del) hay khởi động bình thường (bold boot - bấm nút Reset hoặc Power). Nếu giá trị là 1234h là khởi động nhanh, các giá trị khác thì là khởi động bình thường.
Cấu hình thông tin trong CMOS
Bộ nhớ CMOS là một bộ nhớ nhỏ, nằm trên bảng mạch chủ của máy tính. Nó được sử dụng để lưu trữ các cài đặt mà người dùng thiết lập cho BIOS, bao gồm:
- Thời gian và ngày tháng
- Cấu hình ổ đĩa
- Cài đặt phần cứng
- Đặt mật khẩu
- Nhiều cấu hình khác
Bộ nhớ CMOS được cấp nguồn bởi một pin nhỏ, giúp cho dữ liệu được lưu trữ ngay cả khi máy tính bị tắt.
Một số vấn đề thường gặp với bộ nhớ CMOS:
- Pin CMOS bị hết: Khi pin CMOS bị hết, dữ liệu trong bộ nhớ sẽ bị mất. Điều này có thể dẫn đến việc máy tính không thể khởi động hoặc khởi động với các cài đặt mặc định.
- Lỗi cài đặt CMOS: Lỗi cài đặt CMOS có thể dẫn đến các vấn đề như máy tính không thể nhận ra ổ cứng hoặc các thiết bị phần cứng khác.
Cách khắc phục các vấn đề với bộ nhớ CMOS:
- Thay pin CMOS: Nếu pin CMOS bị hết, bạn cần thay pin mới. Dấu hiệu hết pin CMOS là gì?
- Reset CMOS: Nếu có lỗi cài đặt CMOS, bạn có thể reset CMOS về cài đặt mặc định.
-----