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

11 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

19138. Состав атомных ядер. Ядерные силы. Энергия связи. Формула Вайцзекера. Радиоактивный распад. Типы распадов. Закон радиоактивного распада 221.5 KB
  Лекция 3. Состав атомных ядер. Ядерные силы. Энергия связи. Формула Вайцзекера. Радиоактивный распад. Типы распадов. Закон радиоактивного распада. 3.1. Состав атомных ядер. В 1932 г. Иваненко высказал гипотезу что в состав ядра атома входят только два вида элементарны
19139. Определение ядерной реакции. Элементарные частицы. Особенности ядерных реакций с нейтронами. Классификация нейтронов по энергии 150 KB
  Лекция 4. Определение ядерной реакции. Элементарные частицы. Особенности ядерных реакций с нейтронами. Классификация нейтронов по энергии. Сечение ядерной реакции. Микроскопическое и макроскопическое нейтронные сечения. 4.1. Определение ядерной реакции. Ядерная ре
19140. История открытия реакции деления. Осколки деления. Выходы осколков деления. Мгновенные и запаздывающие нейтроны 292 KB
  Лекция 5. История открытия реакции деления. Осколки деления. Выходы осколков деления. Мгновенные и запаздывающие нейтроны. Распределение энергии между продуктами деления. Спонтанное деление. Особенности сечений деления основных делящихся изотопов. 5.1. История откры
19141. Цепная самоподдерживающаяся реакция деления. Коэффициент размножения. Способы достижения критичности 4.71 MB
  Лекция 6 Цепная самоподдерживающаяся реакция деления. Коэффициент размножения. Способы достижения критичности. Критические и подкритические эксперименты. Первый ядерный реактор. 6.1. Цепная самоподдерживающаяся реакция деления В результате реакции деления появ...
19142. Плотность потока нейтронов. Скорость ядерной реакции. Баланс нейтронов в ядерном реакторе. Коэффициент размножения в бесконечной среде 265 KB
  Лекция 7. Плотность потока нейтронов. Скорость ядерной реакции. Баланс нейтронов в ядерном реакторе. Коэффициент размножения в бесконечной среде. Групповой подход. Библиотеки групповых констант. 7.1. Плотность потока нейтронов. Совокупность переменных {Et} называют...
19143. Создание базы данных, состоящей из одной таблицы 190.41 KB
  Повторим аналогичную операцию еще раз, в результате чего закроем текущую базу данных, получив пустое окно для новой работы. В этом положении можно создать новую базу данных, а можно открыть существующую для продолжения работы.
19144. Нейтронный цикл в реакторе на тепловых нейтронах. Формула четырех сомножителей. Вероятность избежать резонансного захвата и поглощения в замедлителе 178 KB
  Лекция 8. Нейтронный цикл в реакторе на тепловых нейтронах. Формула четырех сомножителей. Вероятность избежать резонансного захвата и поглощения в замедлителе. Оптимальные параметры размножающих сред. Одногрупповая теория критического реактора. Отражатель нейтронов. ...
19145. Бесконечная решетка. Элементарная ячейка. Распределение нейтронов различных энергий по ячейке 419 KB
  Лекция 9. Бесконечная решетка. Элементарная ячейка. Распределение нейтронов различных энергий по ячейке. Коэффициент размножения бесконечной периодической решетки. Твэлы и ТВС реакторов ВВЭР и РБМК. 9.1. Бесконечная решетка Кроме гомогенной среды топлива и замедлите...
19146. Многогрупповой подход. Многогрупповое уравнение диффузии. Внутренние и внешние итерации. Программы нейтронно-физического расчета 207 KB
  Лекция 10. Многогрупповой подход. Многогрупповое уравнение диффузии. Внутренние и внешние итерации. Программы нейтроннофизического расчета. Коэффициенты чувствительности коэффициента размножения к изменению параметров реактора. 10.1. Многогрупповой подход. Много...