Основы BIOS

Основы BIOS

Пользователи зачастую не видят разницы между программной и аппаратной частями компьютера. Это можно объяснить высокой степенью интеграции компонентов системы. Точное представление различия между компонентами компьютера дает ключ к пониманию роли BIOS.

Термин BIOS используется для описания базовой системы ввода вывода. По существу, BIOS представляет собой “промежуточный слой” между программной и аппаратной частями системы. Большинство пользователей подразумевают под BIOS драйверы устройств. Кроме системной, существует еще BIOS адаптеров, которые загружаются при запуске системы.

Когда был представлен первый ПК, программное обеспечение BIOS содержало драйверы

для всех устройств системы, которые записывались в микросхемы ПЗУ, расположенные на системной плате. При этом драйверы предварительно загружались в память и были доступны

на протяжении всего времени работы компьютера.

В микросхеме ПЗУ также были записаны программа POST (Power On Self Test — тестирование при включении) и программа самозагрузки. Последняя инициирует загрузку операционной системы, проверяя загрузочный сектор на дискете или на жестком диске. После загрузки операционная система обращается к процедурам низкого уровня (драйверам устройств) BIOS, необходимым для взаимодействия с различными системными устройствами.

В начале компьютерной эры в BIOS хранились абсолютно все драйверы устройств, в том числе драйвер клавиатуры, видеоадаптера MDA/CGA, последовательного и параллельного портов, контроллера гибких дисков, контроллера жестких дисков, джойстика и т. д. После загрузки операционной системы не требуется загружать драйверы для работы с устройствами, так как драйверы уже предварительно загружены в ПЗУ. Подобная идея была неплоха, однако только до тех пор, пока в системе не устанавливалось новое устройство, драйвер которого в ПЗУ не загружен. В этом случае есть два выхода. Если вы установили новую плату адаптера, она может быть оснащена микросхемой ПЗУ, содержащей драйвер.

ПЗУ системной платы запрограммировано таким образом, чтобы обнаруживать ПЗУ адаптеров и при обнаружении новых драйверов связывать соответствующие новые функции с существующей BIOS. В результате можно сказать, что ПЗУ системной платы “аккумулирует” данные, хранящиеся в ПЗУ отдельных адаптеров, в результате чего получается “коллективная” функциональность.

Подобный метод добавления драйверов использовался для целого ряда устройств, например видеоадаптеров, которые должны быть полностью функциональны с момента включения компьютера. Код BIOS, хранящийся в ПЗУ системной платы, содержит драйверы только для монохромного видеоадаптера MDA компании IBM, а также цветного видеоадаптера CGA. При установке видеоадаптера иного типа драйверы, хранящиеся в ПЗУ системной платы, оказывались бесполезными. Конечно, это не вызывало проблем, если новый видеоадаптер был оснащен собственной микросхемой ПЗУ, содержимое которой добавлялось в BIOS немедленно после включения компьютера.

Если же использовалось устройство другого типа, существовал иной способ добавления драйвера в “коллекцию” драйверов BIOS. Дело в том, что на ранних этапах загрузки файл загрузки операционной системы (IO.SYS) обращался к файлу конфигурации (CONFIG.SYS), содержащему сведения о драйверах устройств. Файл CONFIG.SYS вместе со всеми указанными в нем драйверами должен находиться на загрузочном диске. После того как файл IO.SYS получит необходимые данные, он загружает указанные драйверы в память и связывает их с BIOS. Другими словами, драйверы загружались с диска в ОЗУ и связывались с BIOS, благодаря чему появлялась возможность в любой момент их вызвать.

К этому моменту в BIOS оказывались данные из ПЗУ системной платы и адаптеров, а также драйверы, загруженные с диска в ОЗУ на ранних этапах загрузки. Таким образом, BIOS содержит данные, которые физически расположены в трех разных местах системы, но при этом работают как одно целое, поскольку все программы связываются посредством процедур BIOS. Операционная система или приложение при взаимодействии с каким либо устройством (например, при необходимости считать данные с компакт диска), обращается к определенному программному прерыванию, после чего в соответствии с таблицей векторов прерываний вызов направляется к определенной части BIOS (т. е. драйверу), касающейся работы устройства. При этом не имеет значения, где именно хранится драйвер — в ПЗУ системной платы, ПЗУ адаптера или ОЗУ.

Базовая система ввода вывода — это комбинация всех типов BIOS, а также загружаемые драйверы устройств. Часть BIOS, содержащаяся в микросхеме на системной плате или платах адаптеров, называется firmware (именно из за наличия этих микросхем пользователи чаще всего относят BIOS к аппаратной части компьютера).

По мере эволюции ПК выпускалось все больше различных типов устройств и их моделей. Это означало необходимость предварительной загрузки все большего количества драйверов. Добавление драйверов в ПЗУ системной платы — задача довольно сложная, поскольку микросхемы ПЗУ чаще всего несъемные, а их объем достаточно ограничен. Архитектура PC предполагала использование ПЗУ системной платы объемом всего 128 Кбайт, причем большая часть этого объема уже используется для хранения драйверов, процедуры POST, программы BIOS Setup, а также программы загрузки. Запись драйвера в ПЗУ адаптера также сложная и дорогостоящая задача, а объем ПЗУ адаптеров ограничен теми же 128 Кбайт, из которых 32 Кбайт используется видеоадаптером. Поэтому многие компании решили писать драйверы, которые загружаются в ОЗУ во время загрузки системы.

С течением времени с диска загружалось все больше и больше драйверов, в том числе таких, которые заменяют драйверы, хранящиеся в ПЗУ системной платы.

ПЗУ системной платы применяется на базовом этапе запуска системы для инициализации аппаратного обеспечения, а также для реализации системы защиты в виде паролей, вводимых при запуске компьютера, и для начальной настройки некоторых конфигурационных параметров. Тем не менее после загрузки операционной системы за дело берется совершенно другой набор системных драйверов.

Компьютерную систему можно представить в виде нескольких аппаратных и программных слоев, которые взаимодействуют друг с другом. В целом существует четыре основных слоя, каждый из которых можно разбить на подуровни. Эта концепция представлена в графическом виде на рис. 1.

На этом рисунке показаны два различных компьютера, в которых используется уникальная BIOS в качестве интерфейса между аппаратным обеспечением и операционной системой с ее приложениями. Таким образом, на этих компьютерах может быть установлено разное оборудование (процессоры, жесткие диски, мониторы и др.), на котором можно запускать одинаковое программное обеспечение. Связь между приложениями и операционной системой осуществляется с помощью соответствующего API (Application Programming Interface). Этот интерфейс определяет, например, как выполняется запись и считывание данных на диск, печать и другие функции. Поскольку приложение не зависит от установленного аппаратного обеспечения, все его вызовы обрабатывает операционная система, которая уже содержит информацию об установленном оборудовании.

Операционная система, в свою очередь, через BIOS обращается непосредственно к аппаратному обеспечению. Эта связь реализована в виде драйверов устройств. Как правило, выпуском драйверов для аппаратного обеспечения занимаются его производители. Поскольку драйверы обеспечивают взаимодействие между аппаратным устройством и операционной системой, они, как правило, предназначены для определенной системы. Таким образом, производителям приходится создавать драйверы для таких операционных систем, как DOS, Windows 9x/NT/2000/XP, Linux, OS/2 и др. Тем не менее многие операционные системы имеют одинаковый внутренний интерфейс, некоторые драйверы подходят для нескольких операционных систем.

Системная BIOS остается неизменной для операционной системы, независимо от аппаратного обеспечения, а операционная система может работать на самых разных компьютерах.

Например, если установить конкретную ОС на компьютерах с разными процессорами, жесткими дисками, видеоадаптерами и т.д., принцип ее работы останется неизменным, поскольку драйвер выполняет свои базовые функции вне зависимости от аппаратных компонентов.

Как видно из рис. 5.1, уровни приложений и операционной системы могут быть идентичны для разных систем, в то время как уровни оборудования могут значительно различаться.

Поскольку BIOS содержит драйверы, обеспечивающие взаимодействие программного и аппаратного обеспечения, уровень BIOS, с одной стороны, учитывает уникальные особенности оборудования, а с другой — оказывается неизменным с точки зрения операционной системы.

На уровне оборудования сосредоточены основные различия между разными системами. Именно BIOS отвечает за маскирование различий между разными устройствами, чтобы обеспечить нормальную работу операционной системы. В настоящей главе уделяется внимание именно особенностям работы системной BIOS персонального компьютера.

Аппаратная и программная части BIOS

BIOS представляет собой интерфейс между аппаратным обеспечением и операционной системой. BIOS не похожа на стандартное программное обеспечение, поскольку находится в микросхемах, установленных на системной плате или платах адаптеров.

BIOS в ПК обычно можно найти в следующих компонентах системы:

• ПЗУ системной платы;
• ПЗУ платы адаптера (например, видеоадаптера);
• данные на диске, загружаемые в ОЗУ (драйверы устройств).

Системная BIOS содержит драйверы основных компонентов (клавиатуры, дисковода, жесткого диска, последовательного и параллельных портов и т.д.), необходимые для начального запуска компьютера. По мере появления новых устройств (видеоадаптеров, накопителей

CD ROM, жестких дисков с интерфейсом SCSI, USB портов и т.д.) их процедуры инициализации не добавлялись в системную BIOS. Острая необходимость в таких устройствах при запуске компьютера отсутствует, поэтому нужные драйверы загружаются с диска во время запуска операционной системы. Это относится к звуковым адаптерам, сканерам, принтерам, устройствам PC Card (PCMCIA) и т.д.

В то же время существует целый ряд драйверов, которые должны быть активизированы вовремя начальной загрузки. Например, можно ли загрузиться с жесткого диска, если драйверы, требующиеся для выполнения этой операции, должны быть загружены непосредственно с этого диска? Очевидно, что необходимые драйверы должны быть предварительно загружены в ПЗУ (read only memory — ROM) системной платы или платы адаптера.

Однако некоторые устройства необходимы при запуске компьютера. Например, для отображения информации на экране монитора требуется активизировать видеоадаптер, но его поддержка не встроена в системную BIOS. Кроме того, сейчас существует огромное количество видеоадаптеров, и все их драйверы невозможно поместить в системную BIOS. В таких случаях необходимые драйверы помещаются в микросхему BIOS на плате этого устройства. А системная BIOS при загрузке ищет BIOS видеоадаптера и загружает ее до запуска операционной системы. Создавая персональный компьютер, компания IBM нашла более эффективное решение. ПЗУ системной платы сканировало разъемы платы на предмет наличия в них установленных адаптеров с собственным ПЗУ. Если адаптер был найден, код ПЗУ выполнялся на этапе первоначальной системной загрузки до того, как начиналась загрузка операционной системы с жесткого диска.

Такое расположение BIOS предотвращает необходимость постоянной модернизации системной BIOS при появлении новых моделей устройств, особенно используемых при начальной загрузке компьютера. Собственная BIOS, как правило, устанавливается на следующих платах:

• видеоадаптеры — всегда имеют собственную микросхему BIOS;
• адаптеры SCSI — обратите внимание, что эта BIOS не поддерживает все устройства SCSI, т.е. с диска необходимо загружать дополнительные драйверы для накопителей
• CD ROM, сканеров, устройств Zip и прочих с интерфейсом SCSI; большинство новых адаптеров SCSI поддерживают загрузку с накопителя SCSI CD ROM, однако при загрузке с другого диска или устройства все равно понадобятся драйверы CD ROM;
• сетевые адаптеры — платы, поддерживающие загрузку непосредственно с файлового сервера; имеют так называемое загрузочное ПЗУ или модуль IPL (Initial program load — первоначальная загрузка системы), которые необходимы для начальной инциализации устройства либо нормального функционирования в бездисковых рабочих станциях или терминалах;
• платы обновления IDE или дисковода — для поддержки функции загрузочного устройства при запуске системы.

BIOS и CMOS RAM

Иногда пользователи путают BIOS и CMOS RAM системы. Причиной путаницы является то, что программа Setup BIOS используется для установки и хранения параметров конфигурации в CMOS RAM. Следует заметить, что это совершенно разные компоненты.

Обычно BIOS находится в отдельной микросхеме системной платы. Кроме того, на системной плате расположена так называемая микросхема RTC/NVRAM, содержащая часы истинного времени и энергонезависимую память. По сути, эта микросхема представляет собой цифровой датчик времени с несколькими дополнительными байтами памяти. Обычно она называется CMOS микросхемой, поскольку создана на основе комплементарных металлооксидных полупроводников (complementary metal oxide semiconductor — CMOS).

Несмотря на то что она называется энергонезависимой, при выключенном питании параметры времени/даты и данные, находящиеся в памяти, будут уничтожены. Микросхема, созданная на основе технологии Complementary Metal Oxide

Semiconductor (CMOS), имеет пониженное потребление электроэнергии, и для нее вполне достаточно мощности батареи компьютера. Именно поэтому микросхема носит название CMOS RAM, хотя, с технической точки зрения, ее следовало бы назвать микросхемой RTC/NVRAM. В течение последних пяти лет для этого использовалась литиевая батарея, при выходе из строя которой вся хранимая в микросхеме информация разрушается.

При загрузке программы BIOS Setup и последующем конфигурировании/сохранении параметров жесткого диска или других устройств установочные параметры системы записываются в соответствующую область памяти RTC/NVRAM (или, говоря иначе, CMOS RAM). При каждой загрузке системы для определения ее конфигурации проводится считывание параметров, хранящихся в микросхеме CMOS RAM. Несмотря на существование определенной связи между BIOS и CMOS RAM, это абсолютно разные компоненты.

Системная BIOS

Во всех системных платах есть микросхема, в которой записано программное обеспечение, называемое BIOS или ROM BIOS. Эта микросхема содержит стартовые программы и драйверы, необходимые для запуска системы и функционирования основного аппаратного обеспечения. В ней также содержится процедура POST (самотестирование при включении питания) и данные системной конфигурации. Все эти параметры записаны в CMOS память, которая питается от батарейки, установленной на системной плате. Эту CMOS память часто называют NVRAM (Non Volatile RAM).

Таким образом, BIOS представляет собой комплект программ, хранящихся в одной или нескольких микросхемах. Эти программы выполняются при запуске компьютера до загрузки операционной системы. BIOS в большинстве PC совместимых компьютеров выполняет четыре основные функции.

• POST — самотестирование при включении питания процессора, памяти, набора микросхем системной логики, видеоадаптера, контроллеров диска, дисковода, клавиатуры и других жизненно важных компонентов системы.
• Программа установки параметров BIOS (Setup BIOS) — конфигурирование параметров системы. Эта программа запускается при нажатии определенной клавиши (или комбинации клавиш) во время выполнения процедуры POST.
• Загрузчик операционной системы — подпрограмма, выполняющая поиск действующего основного загрузочного сектора на дисковых устройствах. При обнаружении сектора, соответствующего определенному минимальному критерию (его сигнатура должна заканчиваться байтами 55AAh), выполняется код начальной загрузки. Программный код MBR продолжает процесс загрузки, считывая первый физический сектор загрузочного тома, который представляет собой начало записи загрузки тома (Volume Boot Record — VBR). Посредством записи VBR загружается первый файл инициализации операционной системы, будь то IO.SYS (DOS/Windows 9x/Me) или NTLDR (Windows NT/2000/XP), отвечающий за управление этапом ее загрузки.
• BIOS — набор драйверов, предназначенных для взаимодействия операционной системы и аппаратного обеспечения при загрузке системы.
  При запуске DOS или Windows в режиме защиты от сбоев используются драйверы устройств только из BIOS.

Микросхемы ROM

Память типа ROM (Read Only Memory) может постоянно (или практически постоянно) хранить данные. Эти записанные данные хранятся в памяти даже при отключении питания.

Таким образом, для хранения стартовых процедур (и BIOS) наиболее подходит память ROM.

Аналогичная память используется и в других устройствах с собственной BIOS, например в видеоадаптерах.

ROM и оперативная память — не противоположные понятия. На самом деле ROM представляет собой часть оперативной памяти системы. Другими словами, часть адресного пространства оперативной памяти отводится для ROM. Это необходимо для хранения программного обеспечения, которое позволяет загрузить операционную систему.

Основной код BIOS содержится в микросхеме ROM на системной плате, но на платах адаптеров также имеются аналогичные микросхемы. Они содержат вспомогательные подпрограммы BIOS и драйверы, необходимые для конкретной платы, особенно для тех плат, которые должны быть активизированы на раннем этапе начальной загрузки, например видеоадаптер. Платы, не нуждающиеся в драйверах на раннем этапе начальной загрузки, обычно не имеют ROM, потому что их драйверы могут быть загружены с жесткого диска позже — в процессе начальной загрузки. На платах адаптеров, для которых при запуске требуются драйверы, также размещены микросхемы ROM. Это видеоадаптеры, большинство плат SCSI (Small Computer Systems Interface), платы контроллеров ATA и некоторые сетевые платы. Микросхема ROM на этих платах содержит драйверы и программы запуска, которые будут выполнены при начальной загрузке.

Базовая система ввода вывода системной платы автоматически выполняет программы в ROM любого адаптера, который она находит в процессе сканирования. Процесс обнаружения и инициализации видеоадаптера можно наблюдать в большинстве компьютеров при включении питания и во время выполнения POST.

Затенение ROM

Микросхемы ROM очень “медленны”: время доступа равно 150 нс при времени доступа запоминающего устройства DRAM 60 нс или меньше. Поэтому во многих системах ROM затеняется, т.е. ее содержимое копируется в микросхемы динамической оперативной памяти при запуске, чтобы сократить время доступа в процессе функционирования. Процедура затенения копирует содержимое ROM в оперативную память, присваивая ей адреса, первоначально использовавшиеся для ROM, которая затем фактически отключается. Это повышает быстродействие системы памяти. Впрочем, в большинстве случаев достаточно затенить только BIOS на системной плате и, возможно, на видеоплате.

Затенение эффективно главным образом в 16 разрядных операционных системах типа DOS или Windows 3.x. Если компьютер работает под управлением 32 разрядной операционной системы типа Windows 9х или Windows NT/2000, то затенение фактически бесполезно, потому что эти системы не используют 16 разрядный код из ROM. Вместо него они загружают 32 разрядные драйверы в оперативную память, заменяя ими 16 разрядный код BIOS, который, таким образом, используется только в течение запуска системы. Средство управления затенением находится в программе Setup BIOS.

Типы микросхем ПЗУ

Существует четыре различных типа микросхем памяти ROM.

• ROM (Read Only Memory).
• PROM (Programmable ROM). Программируемая ROM.
• EPROM (Erasable PROM). Стираемая программируемая ROM.
• EEPROM (Electrically Erasable PROM). Электронно стираемая программируемая ROM, также называемая Flash ROM.

Независимо от типа ROM, данные в ней сохраняются до тех пор, пока не будут стерты

преднамеренно.

Прожигаемая при изготовлении память ROM

Первоначально в большинстве микросхем ROM уже на этапе изготовления были прожжены “0” и “1”, т.е. такую память ROM можно представить в виде матрицы, в которой уже при изготовлении в нужных местах записываются нули и единицы. Матрица представляет собой кремниевый кристалл (микросхему). Такие микросхемы называются прожигаемыми при изготовлении, потому что данные записываются в маску, с которой фотолитографическим способом изготовляется матрица. Подобный производственный процесс экономически оправдывает себя при изготовлении сотен тысяч микросхем с одинаковой информацией. Если потребуется изменить хотя бы один бит, придется переделывать маску, а это обойдется недешево. Поэтому такой тип памяти ROM не используется.

Подобный тип памяти можно сравнить с фабрично записанными компакт дисках. Некоторые люди полагают, что сначала компакт диск сначала производится пустым, а затем на него с помощью лазера записываются данные. На самом деле это не так. На самом деле на поверхности диска сразу при производстве выдавливаются питы (углубления); при этом используется специальная матрица, которую также называют мастер диском.

Память PROM

В память PROM после изготовления можно записать любые данные. Она была разработана в конце 1970 х годов компанией Texas Instruments и имела емкость от 1 Кбайт (8 Кбит) до 2 Мбайт (16 Мбит) или больше. Эти микросхемы могут быть идентифицированы по номерам вида 27nnnn в маркировке, где 27 указывает PROM типа TI, а nnnn — емкость кристалла (микросхемы) в килобитах. Например, в большинстве компьютеров с PROM использовалисьмикросхемы 27512 или 271000, которые имели емкость 512 Кбит (64 Кбайт) или 1 Mбит (128 Кбайт).

Микросхемы PROM, используемые для хранения рабочих программ, очень часто применялись в интегрированных компьютерах различных устройств.

Подразумевается, что эти микросхемы после изготовления не содержат никакой информации, на самом деле при изготовлении они прописываются двоичными единицами. Другими словами, микросхема PROM емкостью 1 Мбит содержит 1 млн единиц (фактически 1 048 576).

При программировании такой “пустой” PROM в нее записываются нули. Этот процесс обычно выполняется с помощью специального программирующего устройства.

Процесс программирования часто называется прожигом. Каждую “1” можно представить как неповрежденный плавкий предохранитель. Большинство таких микросхем работают при напряжении 5 В, но при программировании PROM подается более высокое напряжение (обычно 12 В) по различным адресам в пределах адресного пространства, отведенного для микросхемы. Это более высокое напряжение фактически записывает “0”, сжигая плавкие предохранители в тех местах, где необходимо преобразовать 1 в 0. Хотя можно превратить 1 в 0, этот процесс необратим, т.е. нельзя преобразовать 0 в 1. Программирующее устройство исследует программу, которую необходимо записать в микросхему, и затем выборочно изменяет в микросхеме 1 на 0 только там, где это необходимо. Поэтому микросхемы PROM часто называются микросхемами OTP (One Time Programmable — программируемые один раз).

Они могут быть запрограммированы только однажды.

Память EPROM

Это разновидность памяти PROM, которая одно время была весьма популярна. Данные в памяти EPROM можно стирать. Микросхема EPROM видна через кварцевое окошко, расположенное прямо над кристаллом.

Окно пропускает ультрафиолетовые лучи. Интенсивное ультрафиолетовое облучение стирает информацию на матрице (микросхеме) EPROM. Окно сделано из кристалла кварца, потому что обычное стекло не пропускает ультрафиолетовых лучей.

Ультрафиолетовые лучи стирают информацию на микросхеме, вызывая химическую реакцию, которая как бы восстанавливает (спаивает) плавкие предохранители. Так, любой двоичный 0 в микросхеме становится двоичной 1.

Кварцевое окно на микросхеме EPROM обычно заклеивается липкой лентой, чтобы предупредить случайное проникновение ультрафиолетовых лучей. Они входят в состав солнечного света и, конечно, присутствуют даже в обычном комнатном освещении, так что через какое то время в микросхеме, подвергающейся экспозиции, может произойти потеря данных. Поэтому после программирования микросхемы ее окно заклеивается, чтобы предотвратить потерю данных.

Память EEPROM, или Flash ROM

Это более новый тип памяти ROM — электронно стираемая программируемая постоянная память. Данные микросхемы также называются Flash ROM, и их можно перепрограммировать, не снимая с платы, на которую они установлены, без специального оборудования. Используя Flash ROM, можно стирать и перепрограммировать ROM непосредственно на системной плате, не удаляя микросхему из системы и даже не открывая системного блока.

Для перепрограммирования или удаления кода памяти Flash ROM или EEPROM не требуется специального устройства.

Память Flash ROM часто применяется для добавления новых функций периферийным устройствам, например модемам или дисководам CD/DVD с возможностью перезаписи. Например, можно обновить модемы стандартов X2 или K56Flex до V.90/V.92 или же добавить поддержку новых типов накопителей для дисководов CD ROM с возможностью перезаписи.

Производители ROM BIOS

Практически все современные производители BIOS предоставляют ее код производителям системных плат и готовых компьютеров. В этом разделе речь идет о существующих версиях BIOS.

На разработке PC совместимых программ ROM BIOS специализируются такие компании, как American Megatrends, Inc. (AMI), Phoenix Software и Award Software (ныне принадлежит компании Phoenix Software). Изготовители системных плат получают от них лицензиию на установку ROM BIOS, после чего могут работать над аппаратной частью, не занимаясь программным обеспечением. Для того чтобы установить на плату микросхему памяти ROM с записанной программой BIOS, разработчику приходится решать множество задач, связанных с устройством компьютера. Добиться совместимости ROM BIOS и системной платы — задача непростая. Универсальных микросхем ROM BIOS не существует. Компании AMI, Award, Microid Research и Phoenix поставляют различным изготовителям варианты BIOS, выполненные для конкретных компьютеров.

Еще одна современная тенденция характеризуется созданием отдельных моделей BIOS для настольных и мобильных систем, 32 и 64 разрядных серверов, а также для встроенных устройств. Все микросхемы BIOS в той или иной степени выполняют одинаковые функции. Однако BIOS, оптимизированные для мобильных систем, поддерживают стыковочные модули и расширенное управление энергопитанием, в то время как серверные BIOS предоставляют функции мониторинга аппаратного обеспечения и 64 разрядных слотов PCI. Создание специальных версий BIOS для различных компьютеров позволяет реализовывать те или иные функции, а также обеспечивать стабильную и эффективную работу всей системы.

Восстановление Flash BIOS

Во многих современных компьютерах микросхема Flash BIOS впаивается в системнуюплату, поэтому идея о ее замене и последующем перепрограммировании является спорной. Но в то же время это не означает, что единственный выход из положения состоит в замене системной платы. В большинстве системных плат, содержащих впаянную микросхему FlashBIOS, для этого используется специальная процедура Recovery BIOS.

Если какое-то событие привело к сбою настроек BIOS, то этом случае для попытки восстановления необходимо выполнить описанные ниже действия. Для этого потребуется, как минимум, системная плата с подключенными к ней блоком питания и динамиком.

1. Измените положение перемычки Flash Recovery на системной плате на Recovery. Практически на всех системных платах Intel она существует. Перемычка может находиться в двух положениях — Recovery/Normal. На рис. 2 показан стандартный вид этой перемычки.

2. Измените положение перемычки Flash Recovery на первоначальное. Теперь при включении питания система должна нормально загрузиться.

Plug and Play BIOS

Установка и конфигурирование устройств в PC совместимом компьютере — процесс довольно сложный. Пользователь должен назначить устройству прерывание, порты ввода вывода и каналы DMA, т.е. ресурсы, не используемые в данный момент другими устройствами. Это выполнялось с помощью перемычек и переключателей на плате устанавливаемого устройства. При неверном выборе параметров возникал конфликт устройств, который чаще всего являлся причиной других ошибок: например, система отказывалась загружаться.

Технология Plug and Play значительно упростила процесс установки и конфигурирования новых устройств. Пользователю необходимо лишь вставить плату в свободный разъем, а система автоматически выделит необходимые ресурсы.

Технология Plug and Play состоит из следующих основных компонентов:

• Plug and Play BIOS;
• Extended System Configuration Data (ESCD);
• операционная система Plug and Play.

При загрузке компьютера, поддерживающего технологию Plug and Play, BIOS инициализирует конфигурирование устройств, соответствующих спецификации Plug and Play. Если адаптер был уже установлен в системе, то BIOS считывает конфигурационную информацию из ESCD, инициализирует устройство и продолжает загрузку. Если же устройство впервые появилось в системе, BIOS запрашивает у ESCD свободные ресурсы. Получив их, она конфигурирует новое устройство. Если же с помощью свободных ресурсов нельзя сконфигурировать новое устройство, то BIOS продолжает загрузку компьютера, а конфигурированием занимается операционная система. Параметры всех корректно сконфигурированных устройств записываются в базу данных ESCD.

Инициализация устройств Plug and Play

При выполнении процедуры POST система BIOS инициализирует все адаптеры, удовлетворяющие спецификации Plug and Play, а затем назначает каждому уникальный номер —Card Select Number (CSN). После этого BIOS выделяет каждому устройству необходимые для его нормальной работы ресурсы. Таким способом BIOS идентифицирует только загрузочные устройства, остальные конфигурирует операционная система.

При запуске компьютера (во время выполнения процедуры POST) Plug and Play BIOS осуществляет ряд операций.

1. Отключает все конфигурируемые устройства.
2. Идентифицирует все устройства Plug and Play.
3. Создает таблицу ресурсов устройств.
4. Активизирует устройства ввода вывода.
5. Выполняет сканирование ROM памяти устройств ISA.
6. Конфигурирует загрузочные устройства.
7. Активизирует устройства ISA Plug and Play.
8. Запускает загрузчик системы.

Если загружаемая система удовлетворяет спецификации Plug and Play, то все остальные устройства будут ею сконфигурированы. Насколько правильно выполнена конфигурация, можно проверить с помощью диспетчера устройств.

На этом этапе загруженная операционная система принимает на себя управление над системными ресурсами устройств Plug and Play. Такая программа, как Диспетчер устройств, позволяет контролировать любые устройства Plug and Play.

Сообщения об ошибках BIOS

После включения питания компьютера начинает выполняться процедура POST. При возникновении ошибки появляется сообщение, указывающее ее причину. Если не удается инициализировать видеоадаптер, коды ошибок будут звуковыми. Кроме того, код ошибки в шестнадцатеричном виде отправляется в порт ввода вывода с адресом 80h. Этот код может быть интерпретирован специальной платой, помещенной в разъем расширения системной платы.

Платы POST включают в себя двухразрядный шестнадцатеричный дисплей, используемый для вывода номера выполняемой в определенный момент времени тестовой программы.

Перед выполнением каждого теста шестнадцатеричный числовой код номера программы передается в порт. В том случае, если происходит сбой тестовой программы, который приводит к блокировке машины, шестнадцатеричный код последнего выполняемого теста остается на дисплее платы.

Большинство тестовых программ выполняются в системе еще до включения видеоплаты, в частности при использовании дисплеев EGA или VGA. Таким образом, множество ошибок, приводящих к “зависанию” системы, могут произойти до того, как появится возможность вы вести код ошибок на монитор. Далеко не все ошибки приводят к генерированию звукового сигнала, поэтому при возникновении проблем определенного рода (например, при сбое памяти в банке 0) система может показаться совершенно безжизненной.

В большинстве версий BIOS существует целый ряд звуковых сигналов, используемых для выявления простых, но в то же время неисправимых ошибок, сообщения о которых не могут быть выведены на экран.

Контрольное тестирование