37263

Микросхема ПЗУ и система BIOS

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Комплект программ находящихся в ПЗУ образует базовую систему вводавывода BIOS Bsic Input Output System. Программы входящие в BIOS позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения сопровождающие запуск компьютера а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры. BIOS в общем случае представляет собой набор правил определяющих как происходит конфигурирование компонент компьютера при его включении как его устройства взаимодействуют друг с другом как осуществляется простейший ввод вывод данных.

Русский

2013-09-23

46.5 KB

17 чел.

Вопрос 11

Микросхема ПЗУ и система BIOS

В момент включения компьютера в его оперативной памяти нет ничего — ни данных, ни программ, поскольку оперативная память не может ничего хранить без подзарядки ячеек более сотых долей секунды, но процессору нужны команды, в том числе и в первый момент после включения. Поэтому сразу после включения на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес. Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково). Процессор обращается по выставленному адресу за своей первой командой и далее начинает работать по программам.

Этот исходный адрес не может указывать на оперативную память, в которой пока ничего нет. Он указывает на другой тип памяти — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» — их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему ввода-вывода (BIOSBasic Input Output System). Основное назначение программ этого пакета состоит в том, чтобы проверить состав и работоспособность компьютерной системы и обеспечить взаимодействие с клавиатурой, монитором, жестким диском и дисководом гибких дисков. Программы, входящие в BIOS, позволяют нам наблюдать на экране диагностические сообщения, сопровождающие запуск компьютера, а также вмешиваться в ход запуска с помощью клавиатуры.

BIOS в общем случае представляет собой набор правил, определяющих, как происходит конфигурирование компонент компьютера при его включении, как его устройства взаимодействуют друг с другом, как осуществляется простейший ввод/вывод данных.

Именно BIOS определяет ход процесса загрузки компьютера, тестирование и первичную настройку присоединенных устройств. Только после этого управление компьютером передается сначала загрузчику ОС, а затем самой ОС (если таковая найдется). Далее, уже в процессе работы компьютера, именно BIOS обеспечивает базовые функции ввода/вывода и функции взаимодействия устройств между собой. Именно  BIOS производит распределение ресурсов компьютера между устройствами.

Задачи решаемые BIOS.

  1.  Инициализация и начальное тестирование аппаратных средств компьютера (POST - тестирование);
  2.  Настройка и конфигурирование аппаратных средств и системных ресурсов;
  3.  Распределение системных ресурсов;
  4.  Отработка базовых функций программных обращений;
  5.  Базовые функции ввода/вывода и функции взаимодействия устройств между собой;
  6.  Поддержка управления энергопотреблением компьютера, автоматическое включение, выключение, перевод в «спящий режим» и т.п.

Из всего этого можно сделать вывод, что от настроек BIOS в значительной степени зависит то, как будет работать компьютер.

BIOS, как набор правил, оформлен в виде нескольких программ. Программой, с помощью которой производится настройка BIOS, является BIOS Setup.

Набор программ BIOS остается в памяти компьютера и после его выключения (чтобы быть доступным сразу после выключения компьютера). Кроме того этот набор не может содержаться на каком-то носителе, т.к.  именно BIOS производит настройку взаимодействия с этими самыми носителями. И, наконец BIOS должен быть достаточно надежно защищен от перезаписи, т.к. повреждение BIOS может привести к полному выходу из строя и повреждению компьютера.

Исходя из необходимости выполнения этих условий, BIOS аппаратно записан в специальной микросхеме постоянной памяти на материнской плате. Что касается возможности перезаписи BIOS (перепрошивки), то изначально таковая вообще была исключена. Сейчас же , на современных материнских платах, используются специальные микросхемы BIOS с возможностью перезаписи – так называемые flash-микросхемы. При этом выделяют две группы таких перезаписываемых микросхем:

  1.  EPROM… - перезаписываемые микросхемы постоянной памяти, содержимое которых может быть стерто с помощью ультрафиолетового излучения. Соответственно для этого необходимо использование специального оборудования.
  2.  EEPROM – перезаписываемые микросхемы постоянной памяти, содержимое которых может быть стерто с помощью электрического сигнала. При этом никакого специального оборудования не требуется. Микросхема может быть перезаписана, не вынимая ее из компьютера.

Помимо основной микросхемы BIOS, расположенной на материнской плате, все чаще свои микросхемы имеют платы расширения, подключенные к ней. Особенно часто свои BIOS имеют современные видеокарты.

Наличие или отсутствие собственных BIOS обуславливается обычно сложностью устройств, для которых они предназначены. При настройке основного BIOS (на материнской плате) можно разрешить или запретить использование собственных BIOS'ов плат расширения.

Энергонезависимая память CMOS

Очень часто вместе с понятием BIOS упоминается понятие СМОS. И это не зря. Мы знаем, что BIOS является аппаратно прошитым набором программ, остающимся неизменным в специальной микросхеме на материнской плате. Изменить его можно только специальной «перепрошивкой», а для некоторых материнских плат – это и вообще сделать нельзя в принципе.

BIOS – набор программ – остается неизменным и хранится в микросхеме. А настройки, которые можно менять, являются лишь параметрами (исходными данными), используемыми BIOS-ом в своей работе. Вот их – то можно менять, и хранятся они отдельно, в специальной микросхеме динамической памяти, которая называется СМОS – памятью или просто СМОS.

Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонезависимой памяти», до технологии изготовления называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, расположенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы микросхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать месяцами.

В микросхеме CMOS хранятся параметры аппаратной конфигурации компьютера: данные о гибких и жестких дисках, о процессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Эти сведения также используются BIOS – ом в его работе. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном состоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранятся (и изменяются) в CMOS. Суммарный объем CMOS памяти очень маленький и составляет 256 байт.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о составе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибкому, и передать управление тем программам, которые там записаны.

При включении компьютера в ходе тестирования оборудования текущая конфигурация сравнивается с хранящейся в CMOS памяти. Если обнаруживаются  отличия, то либо автоматически происходит обновление CMOS памяти, либо вызывается BIOS Setup для проведения настроек.

Процесс загрузки компьютера

  1.  На первом этапе, после включения компьютера, блок питания компьютера осуществляет самотестирование. Если все в порядке и все напряжения соответствуют необходимым значениям, то через 0,1…0,5с им подается напряжение на процессор. Вместе с питанием на специальный вход процессора подается сигнал сброса. По этому сигналу процессор сбрасывает содержимое памяти и начинает работу.
  2.  Процессор получает из BIOS, так называемую POST – программу (самотестирование при включении). В соответствии с этой программой начинается тестирование компонент компьютера. Тестируется и инициализируется чипсет, оперативная память, система управления электропитанием и т.д. В ходе тестирования при возникновении ошибки, либо выводиться текстовое сообщение, либо подается звуковой сигнал.
  3.  Далее BIOS-ом производится распределение системных ресурсов. Итоговая информация отображается на экране монитора в виде таблицы.
  4.  Осуществляется поиск других BIOS-ов на подключенных к материнской плате устройствах.
  5.  В заключение управление передается загрузчику операционной системы. В поисках его опрашиваются устройства в порядке, указанном в BIOS-е. В случае ненахождения загрузчика выдается соответствующее сообщение на экране монитора и загрузка приостанавливается. Когда загрузчик найден, он приступает к загрузки операционной системы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28970. Реформы и контрреформы Александра III 26.5 KB
  Реформы и контрреформы Александра III 1. Александр III правил с 1881 по 1894 гг. После убийства отца Александр III выдвинул программу своего царствования: подавление оппозиции революционного движения; укрепление основ российской жизни самодержавия православия народности. Александру III было известно что перед смертью его отец одобрил проект либеральных реформ М.
28971. Характер и особенности социально-экономического развития России во второй половине XIX в. 55 KB
  Характер и особенности социальноэкономического развития России во второй половине XIX в. Промышленный переворот в России начался в конце 30х годов XIX века он имел 2 стороны: техническую переход от мануфактуры к фабрике замена ручного труда машинным; социальную формирование промышленного рабочего класса и класса буржуазии. К 80м годам сформировались основные промышленные районы России: Московский; Петербургский; Прибалтийский; Уральский; Южный Донбасс и Криворожье; Бакинский....
28972. Внешняя политика России во второй половине XIX в. 34 KB
  Внешняя политика России во второй половине XIX в. Кроме того ввиду усиления позиций Англии Франции Германии и Японии в Китае важной задачей стало укрепление позиций России в этом регионе. По договорам с Японией было закреплено право России на Курильские острова. Его фраза: Россия не сердится она сосредотачивается образно выражала принципы внешней политики России того времени.
28973. Россия в начале XX века. Обострение социально- экономических и политических противоречий в стране 29 KB
  Россия в начале XX века. Геостратегическое положение было очень уязвимым и следовательно Россия была вынуждена содержать самую большую армию. Россия была многонациональным государством однако крупных конфликтов на национальной почве не было. По длине железных дорог Россия занимала 2 место в мире уступая только США однако качество было очень низким.
28974. Первая российская революция 1905-1907гг.: причины, характер, итоги 18.41 KB
  Причины: Нерешенность аграрного вопроса Противоречие между трудом и капиталом ухудшение положения рабочих Отсутствие политических свобод Кризис системы отношений между центром и провинцией национальными районами Поражение в русскояпонской войне Характер: Первая русская революция была буржуазнодемократической. Революционные выступления стачка рабочих в Иваново Вознесенске. Возникновение Совета уполномоченных депутатов нового органа власти рабочих. Консервативномонархические круги создают в ноябре Союз русского народа...
28975. Консерваторы, либералы и революционные радикалы в политической жизни России в начале XX века 26.5 KB
  Их программа включала требование установления парламентского демократического строя в форме конституционной монархии всеобщего избирательного права введения широких политических свобод 8часового рабочего дня права на стачки и профсоюзы. Программа предусматривала установление конституционной монархии с сильной исполнительной властью царя и законодательной Думой сохранение единой и неделимой России с предоставлением автономии Финляндии. В 1903 на съезде в Лондоне были приняты устав и программа РСДРП. Первый программаминимум реализация...
28976. Выход из революционного кризиса. Столыпинская модернизация России 48 KB
  Столыпинская модернизация России 3 июня 1907 правительство осуществило государственный переворот и 2 Дума февральиюнь 1907 была распущена. Столыпин то она получила названия Столыпинской. Столыпиным предельно четко: Нам нужна Великая Россия . Значительная часть столыпинских законопроектов была направлена на улучшение труда и быта различных категорий служащих торговых железнодорожных почтовых телеграфных ремесленников учителей начальной и средней школы преподавателей высшей школы членовкорреспондентов академиков...
28977. Россия в условиях 1-й мировой войны и общенационального кризиса 38.5 KB
  Россия в условиях 1й мировой войны и общенационального кризиса. Боевые дествия Поводом к началу Первой мировой войны послужило убийство сербскими националистами в боснийском городе Сараево 15 июня 1914 г. вручил правительству ноту с объявлением войны. Принятые Россией накануне войны программы развития армии и флота предполагалось выполнить примерно к 1917 г.
28978. Демократическая революция 1917г в России и ее итоги 31.5 KB
  В городах появились очереди стояние в которых было психологическим надломом для сотен тысяч рабочих и работниц. Начало первым беспорядкам положила забастовка рабочих Путиловского завода 17 февраля. Рабочие завода требовали увеличения расценок на 50 и приёма на работу уволенных рабочих. К толпам рабочих присоединялись тысячи случайных людей: подростков студентов мелких служащих интеллигентов.