46555 (BIOS Setup)

Министерство связи и информатизации Республики Беларусь

ВФ УО “ВГКС”

BIOS Setup

Подготовил

студент группы ПО-412

Плетухин В.И.

Витебск 2005 год

Основные понятия и функционирование BIOS

Слово BIOS – это аббревиатура на английском языке базовая система ввода/вывода: Basic Input Output System. Эта ситема представляет собой набор небольших программ, в функции которых входят начальное тестирование и обеспечение взаимодействия компонентов компьютерной ситемы между собой, а также с операционной системой и прикладными программами. По существу, BIOS является неким промежуточным слоем (интерфейсом) между программной и аппаратной частями компьютерной системы.

Свои BIOS имеют различные контроллеры, видеоплаты, дисководы, модемы, сканеры и другие внутренние и периферийные устройства компьютера. Это так называемые BIOS адаптеров, которые загружаются при запуске системы. Однако наиболее важной в компьютере является BIOS, расположенная на материнской плате и называемая системной BIOS. В системной BIOS находятся всё основное системное программное обеспечение компьютера, предназначенное для тестирования при включении питания аппаратных средств и управления ими, а также для распределения ресурсов между компонентами компьютера.

При работе компьютера операционная ситема обращается непосредственно к аппаратному обеспечению через BIOS. Такое обращение оказывается возможным потому, что в системной BIOS хранятся не только программы для тестирования, но и другие, предназначенные для активизации и управления аппаратным обеспечением во время работы компьютера. Такие программы называются драйверами устройств.При этом в каждой операционной системе – DOS, Windows 9x/NT/2000, OS/2, Linux или другой – для одного и того же устройства необходимы свои, вполне определённые драйверы. Поскольку программы-драйверы очень часто вызываются операционной системой и прикладными программами, они постоянно хранятся в BIOS, а не запускаются каждый раз при включении одного и того же устройства.

В системной BIOS содержатся драйверы основных компонентов, необходимые для начального запуска компьютера. Что же касается таких устройств, как видеоадаптеры, накопители CD-ROM, жёсткие диски с интерфейсом SCSI, звуковые адаптеры, сканеры, принтеры и др., то при запуске компьютера в них особой необходимости нет. Поэтому процедуры их инициализации в системной BIOS отсутствуют – нужные драйверы загружаются с жёсткого диска во время запуска операционной системы.

Таким образом, программы системной BIOS выполняются при запуске компьютера до загрузки операционной ситемы. В большинстве случаев PC-совместимых компьютеров ситемные BIOS содержат следующие основные программы:

• Программа POST – самотестирование процессора, модулей оперативной памяти, набора микросхем, дисководов, клавиатуры и других жизненно важных компонентов компьютерной системы при включении её электропитания.

• Программа CMOS Setup Utility – конфигурирование компьютерной системы и настройка её параметров. Эта программа запускается после нажатия определённой клавиши во время выполнения процедуры POST. В старых компьютерах на базе процессоров 286 и 386 для запуска этой программы необходимо иметь спецальную дискету.

• Начальный загрузчик системы – выполнения поиска главного загрузочного сектора на дисковых устройствах. Программный код этого загрузчика выполняется, если последние два байта этого сектора (сигнатура) оказываются равными 55ААh.

• Драйверы BIOS – набор драйверов, предназначенных для взаимодействия операционной системы и аппаратных средств при запуске компьютера. При запуске DOS или Windows (в режиме защиты от сбоев) используются драйверы устройств только из системной BIOS.

Однако некоторые устройства при запуске компьютера, бывают, всё же, необходимы. Например, для отображения информации на экране монитора при загрузке компьютера требуется активизировать видеоадаптер, но его поддержка в системную BIOS не встроена. Дело в том, что в настоящее время имеется множество различных видеоадаптеров, и все их драйверы невозможно поместить в системную BIOS. Поэтому необходимые драйверы помещаются в в микросхемы BIOS на платах этих устройств. Системная BIOS при загрузке компьютера осуществляет поиск BIOS видеоадаптера и загружает ее до запуска операционной системы. Это предотвращает необходимость постоянной модернизации системной BIOS при появлении новых моделей устроойств, особенно тех, которые необходимы для начальной загрузки компьютера.

Собственные BIOS часто устанавливаются и на некоторых других платах расширения. Ниже приведён перечень плат, на которых, как правило, устанавливаются собственные BIOS, и дано их краткое описание:

• Видеоадаптеры – они всегда снабжаются собственной микросхемой BIOS.

• SCSI-адаптеры – эти BIOS поддерживают не все SCSI-устройства: для накопителей CD-ROM, сканеров, ZIP- и других устройств с интерфейсом SCSI дополнительные драйверы необходимо загружать с диска.

• Сетевые адаптеры – предназначены для начальной инициализации устройств или нормального функционирования в бездисковых рабочих станциях и терминалах.

• Платы обновления IDE или дисковода – предназначены для поддержки функции загрузочного устройства при запуске компьютерной системы.

• Платы для решения проблемы Y2K – были актуальны в конце прошлого столетия для решения проблемы 2000 года; в них содержится корректная программа перехода в новое тысячелетие.

Работа пользователя в дисковой операционной системе MS-DOS осуществляется путем прямого обращения к подпрограммам BIOS. Более совершенные операционные системы, такие как Windows 9x/2000/Me/NT, имеют собственные средства для управления аппаратными компонентами компьютера, поэтому при своей работе они достаточно редко используют системную BIOS.

Основные сведения о системной BIOS компьютера

Физически системная BIOS представляет собой микросхему (или набор микросхем) постоянной памяти ПЗУ, или ROM, расположенную на материнской плате. Поэтому такую микросхему часто называют ROM BIOS, а саму программу системной BIOS – BIOS материнской платы. ROM BIOS – это вставленная в панель материнской платы микросхема с 28 или 32 контактами; она снабжена голографической наклейкой и надписью-логотипом производителя данной BIOS. Часто микросхемы впаиваются прямо в системную плату. Микросхемы ROM BIOS могут иметь различный объём, но чаще он составляет 128 или 256 Кб.

Как правило, рядом с микросхемой ROM BIOS находится никель-кадмиевый аккумулятор либо литиевый элемент (батарейка), питающие микросхему CMOS и постоянно подзаряжаемый во время работы компьютера. Такие питающие элементы устанавливаются с целью сохранения информации в микросхемах ROM после выключения питания. Поэтому микросхему ROM часто называют энергонезависимыми, но это не совсем верно. Микросхемы ROM, всё же, нуждаются в автономном электропитании, поэтому память таких микросхем следовало бы называть памятью с автономным питанием.

Затенение ROM-памяти

Микросхемы BIOS очень медлительны: время доступа составляет 150 нс при том, что время доступа запоминающего устройства DRAM составляет 60 нс или меньше. Поэтому во многих системах ROM-память отдельных компонентов «затеняется», т.е. при запуске компьютера её содержимое копируется в микросхему динамической оперативной памяти с тем, чтобы в процессе функционирования сократить время доступа к этому содержимому. Процедура затенения копирует содержимое ROM в оперативную память, присваивая ей адреса, первоначально использовавшиеся для ROM памяти, которая затем фактически отключается. В большинстве случаев оказывается достаточным затенить только базовую систему ввода/вывода на материнской плате и, возможно, на видеоадаптере. Однако современные BIOS предоставляют широкие возможности для затенения ROM-памяти многих других компонентов компьютера в программе CMOS Setup Utility.

Затенение эффективно, главным образом, в 16-разрядных операционных системах DOS или Windows 3.x. Если же компьютер работает под управлением 32-разрядной операционной системой типа Windows 9x или Windows NT/2000/Me, то затенение фактически оказывается бесполезным, так как эти операционные системы не используют 16-разрядный код из ROM-памяти. Вместо него они загружают 32-разрядные драйверы в оперативную память, заменяя ими 16-разрядный код базовой системы ввода/вывода, который, таким образом, используется только во время запуска компьютерной системы.

Работа системной BIOS при включении компьютера

Первое, что происходит при нажатии кнопки Power на корпусе компьютера, - это самотестирование его блока питания. При этом проверяются напряжения питания отдельных линий, и, если они в точности соответствуют требованию компьютерной системы, вырабатывается сигнал Power Good (напряжение в норме). Это происходит примерно через 0,1…0,5 с после включения компьютера, в зависимости от типа и качества блока питания. Только после этого на специальный вход центрального процессора одновременно с питанием подаётся сигнал Reset (сброс).По этому сигналу процессор обнуляет содержимое верхней части оперативной памяти, переходит к адресу FE000h системной (постоянной) памяти и начинает выполнение программ BIOS.

Далее процесс первоначальной загрузки компьютера имеет такую последовательность:

1. Включение в работу центрального процессора

2. Запуск программ системной BIOS

3. Поиск и инициализация BIOS адаптеров устройств

4. Тестирование оперативной памяти

5. Включение клавиатуры

6. Тестирование портов и подключённых к ним устройств

7. Инициализация дисководов и жёстких дисков

8. Распределение ресурсов между инициализированными устройствами

Результаты диагностики и инициализации аппаратных средств в качестве итоговой системной информации отображаются на экране монитора в виде таблицы. В этой таблице указаны следующие данные:

• объём оперативной памяти;

• подключенные IDE-устройства и режимы их работы;

• включённые порты и используемые ими ресурсы;

• сведения об устройствах, подключённых к шине PCI.

После завершения POST-теста и инициализации компонентов компьютера системная BIOS определяет, на каком дисководе находятся загрузочные файлы операционной системы. После нахождения этих файлов BIOS генерирует команду на их загрузку в оперативную память.

Программа CMOS Setup Utility настройки BIOS

В ходе настройки аппаратных средств компьютерной системы в первую очередь настраиваются интерфейсы материнской платы. После достижения надёжности и чёткости взаимодействия всех устройств и компонентов можно пробовать добиваться оптимальной производительности компьютера, сохраняя в то же время надёжность его работы. Для этого в микросхемах ROM BIOS имеется специальная встроенная программа, которая даёт возможность пользователю устанавливать значения различных параметров компьютерной системы – условий и режимов работы внутренних компонентов и периферийного оборудования. Называется эта программа CMOS Setup Utility, что в дословном переводе с английского означает «Утилита установки (настройки) CMOS-памяти». Часто в литературе, как в отечественной, так и в зарубежной, эту программу часто называют просто BIOS Setup.

Содержание основных разделов программы BIOS Setup

Главные меню программ установки BIOS различных производителей и версий имеют, как правило, единую структуру. Время от времени в программы CMOS Setup Utility разных версий вносят довольно значительные изменения, смысл которых в том, что добавляются новые основные разделы и опции, позволяющие максимально использовать возможности новых материнских плат, и удаляются старые, исчерпавшие свою необходимость.

Рассмотрим основные разделы наиболее новой программы установки Phoenix-Award BIOS CMOS Setup Utility.

Standard CMOS Features

Это – раздел так называемых стандартных настроек компьютера, который содержит самые архаичные параметры, появившиеся ещё 20 лет назад, когда CMOS Setup Utility представляла собой отдельную программу, не входящую в системную BIOS. Опции этого раздела позволяют задавать базовую системную информацию для некоторых аппаратных средств (таких как жёсткие диски, различные дисководы), а также устанавливать системную дату и время. Здесь же находятся информационные поля, в которых указано количество установленной в компьютере памяти.

Обычно изменять параметры этоо раздела не требуется: стандартные установки никак не влияют на производительность компьютера, а лишь определяют его конфигурацию. Исключение составляют те случаи, когда разрядился питающий элемент микросхемы CMOS-памяти или происходит какой-либо другой сбой, приведший к потере информации, либо вы изменили конфигурацию вашей компьютерной системы. Тогда, безусловно, придётся заново устанавливать все нужные конфигурационные значения параметров этого раздела.

Очень важно поддерживать соответствие между вводимыми здесь параметрами аппаратных средств компьютера и действительными характеристиками подключённых устройств. Если, например, в этом окне будет неверно указан тип жёсткого диска, то запуск компьютера станет невозможным.

Advanced BIOS Features