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

19206. Траектории заряженных частиц в однородных электрическом и магнитном полях 603 KB
  Лекция № 2. Траектории заряженных частиц в однородных электрическом и магнитном полях. Отклонение и фокусировка заряженных частиц в постоянном электрическом поле. Фокусировка в плоском и цилиндрическом конденсаторах. Электростатические энергоанализаторы. Фокусиро
19207. Движение в неоднородном магнитном поле 333 KB
  Лекция № 3. Движение в неоднородном магнитном поле. Дрейфовое приближение условия применимости дрейфовая скорость. Дрейфы в неоднородном магнитном поле. Адиабатический инвариант. Движение в скрещенных электрическом и магнитном полях. Общий случай скрещенных поля л...
19208. Аналогия световой и электронной оптики. Электронная оптика параксиальных пучков 735 KB
  Лекция № 4. Аналогия световой и электронной оптики. Электронная оптика параксиальных пучков. Движение заряженных частиц в аксиальносимметричном электрическом поле. Основные типы электростатических линз. IV. Электронная оптика. 4.1. Аналогия световой и электрон
19209. Движение заряженных частиц в аксиально-симметричном магнитном поле. Магнитные линзы 412.5 KB
  Лекция № 5. Движение заряженных частиц в аксиальносимметричном магнитном поле. Магнитные линзы. Фокусировка короткой катушкой. Магнитные квадрупольные линзы жесткая фокусировка. Магнитные электронные микроскопы. Аберрация электронных линз. V. Магнитные линзы. ...
19210. Ограничение тока пространственным зарядом в диоде. Формула Ленгмюра и Богуславского для плоских и цилиндрических электродов 325.5 KB
  Лекция № 6. Ограничение тока пространственным зарядом в диоде. Формула Ленгмюра и Богуславского для плоских и цилиндрических электродов. Учет начальных скоростей частиц. Образование виртуального катода. Предельная плотность тока пучка частиц в пролетном промежутке
19211. Расхождение пучков заряженных частиц под действием собственного объемного заряда 421.5 KB
  Лекция № 7. Расхождение пучков заряженных частиц под действием собственного объемного заряда. Прямолинейные пучки электронных лучей электронные пушки Пирса. VII. Формирование электронных и ионных пучков. 7.1. Расплывание пучков заряженных частиц под действи
19212. Электромагнитные ускорители плазмы. МГД приближение для описания динамики 269 KB
  Лекция 8 VIII. Плазменные ускорители. Электромагнитные ускорители плазмы. МГД приближение для описания динамики. Одножидкостная модель. Магнитное давление. Равновесие плазменной границы. Рельсотрон. 8.1. МГД приближение. Для описания ускорения плазмы магни...
19213. Термоэлектронная эмиссия. Статистический и термодинамические вывод формулы плотности тока термоэлектронной эмиссии 557.5 KB
  Лекция № 9. Термоэлектронная эмиссия. Статистический и термодинамические вывод формулы плотности тока термоэлектронной эмиссии. Влияние внешнего электрического поля Эффект Шоттки. Распределение термоэлектронов по энергиям. Средняя энергия термоэлектронов. Эксп
19214. Влияние поверхностной неоднородности материала катода на термоэмиссию 557 KB
  Лекция № 10. Влияние поверхностной неоднородности материала катода на термоэмиссию. Пленочные катоды. Оксидные катоды. Автоэлектронная эмиссия. Изменение температуры эмиттера при термо и автоэлектронной эмиссии. 9.7. Влияние поверхностной неоднородности материала...