Bios.pdf

BUDOWA, CHARAKTERYSTYKA I ZASADA DZIAŁANIA

BIOS (ang. Basic Input/Output System - Podstawowy System Wejścia/Wyjścia ).

Koncepcja architektury komputerów PC opiera się na budowie modułowej.

Podstawą jest tu płyta główna, która zawiera wszystkie układy, urządzenia potrzebne do pracy

systemu. Drugim ważnym elemetem jest pamięć główna ROM zawierająca system BIOS. Jest

on integralną częścią każdej płyty i nie może być wymieniany pomiędzy innymi różnymi

płytami. BIOS z punktu systemu operacyjnego likwiduje różnice pomiędzy układowymi

rozwiązaniami płyty. Oferuje on również procedury obsługi standardowych układów i

urządzeń wejścia/wyjścia, z których może korzystać zarówno system operacyjny, jak i

programista.

Podstawowe zadania BIOS-u to:

· przeprowadzenie po restarcie testów podstawowych układów i urządzeń

systemu, zwanych aututestem po włączeniu zasilania - POST (Post On Self

Test),

· inicjalizacja pracy systemu (instrukcje pobierane podczas startu pracy

procesora, programowanie układów programowalnych, takich jak sterowniki

przerwań czy DMA, wpisanie wartości początkowych do struktur

systemowych w pamięci, na przykład inicjacja tablicy wektorów przerwań),

· zapewnienie w postaci programów obsługi przerwań (programowych bądź

sprzętowych), procedur obsługi (sterowników) podstawowych,

standardowych urządzeń systemu.

· niwelacja z punktu widzenia systemu operacyjnego, różnic konstrukcyjnych

płyt głównych pochodzących od różnych producentów.

BIOS jest podstawowym systemem obsługi i jest zestawem programów

przechowywanych w pamięci nieulotnej ROM (w nowszych rozwiązaniach EEROM lub

NOVRAM) w zakresie wysokich adresów, przy końcu pierwszego megabajtu pamięci,

zajmując ostatnie 128kB tego obszaru.

Kwestia poprawności działania systemu zależy od poprawności skonfigurowania

właście BIOS-u. Mniej popularne systemy operacyjne (OS/2, BeOS, Linux) nie potrafią

poprawnie współpracować z każdą konfiguracją BIOS-u. Z funkcji BIOS-u bardzo

intensywnie korzysta DOS, natomiast większość rozbudowanych systemów operacyjnych

wykorzystuje go tylko podczas startu komputera, używając następnie własnych

sterowników, które bezpośrednio komunikują sie bezpośrednio z częściami składowymi

komputera. W czasie startu systemu BIOS musi nie tylko rozpoznać i poprawnie zainstalować

różne urządzenia, ale od czasu wprowadzenia magistrali PCI i technologii PnP spoczywa na

nim dodatkowy obowiązek rozdziału zasobów systemowych. Wymagane do tego informacje

o konfiguracji zapisywane są w obszarze ESCD (Extended System Configuration Data), który

zajmuje obszar 4kB. Tłumaczy to jednocześnie, dlaczego obecnie stosowane są układy

flash-ROM w miejsce popularnych dawniej pamięci EPROM (EPROM nie umożliwiały one

zapisu danychNajnowsze BIOS-y ze względu na brak miejsca w pamięci flash muszą być

częściowo kompresowane. Konieczność dekompresji takiego oprogramowania wyjaśnia,

dlaczego BIOS tego typu musi być odwzorowany w pamięci operacyjnej (shadowing).

Do części składowych BIOS-u należą: komórki pamięci i wraz z układami

współpracującymi (zegar czasu rzeczywistego, rejestry sterujące, port adresowy i port

danych). Układ taki zawiera w sobie dane o konfiguracji sprzętowej, kalendarz i zegar czasu

rzeczywistego.

W informacji sprzętowej jest określona:

· liczba i rodzaj zainstalowanych napędów,

· parametry dysków twardych,

· dane o zainstalowanej pamięci i jej szczegółowej konfiguracji,

· konfiguracja i przydział przerwań IRQ i DMA.

Zapamiętane dane o konfiguracji przechowywane są w pamięci dostatecznie długo

przy pomocy baterii lub małego akumulatorka, doładowywanego zwykle z zasilacza

sieciowego komputera. Nowoczesne baterie litowe mają trwałość określaną przez

producentów 10 lat. Często spotykanym rozwiązaniem jest zitegrowanie układu scalonego z

zasilaczem. Często w instrukcjach b.starych komputerach było zalecenie uruchamiania

komputera nie rzadziej niż co dwa tygodnie. Informacje o zainstalowanym sprzęcie

odczytywane są każdorazowo przy starcie komputera i zapisywane w pamięci ROM

procedury testowej POST (Power On Self Test) i porównywane ze stanem faktycznym.

Zostaje również zainicjalizowanie pracy zegara systemowego DOS-u.

Całość funkcji BIOS-u jest realizowana przy pomocy układu MC146818 wraz 64

komórkowa pamięcią CMOS-RAM (niektóre komputery posiadają większą). Stwiedzenie

błędu podczas któregokolwiek z testów jest sygnalizowane odpowiednim komunikatem oraz

sygnałem dźwiękowym. Sposób zgłaszania błędów jest uzależniony od konkretnego BIOS-u.

Ponadto po wykryciu błędów na poziomie podstawowych układów dalsze testy sa

wstrzymywane.

W systemie istnieje wiele układów wymagających zaprogramowanie sposobu

pracy, a więc wpisania pewnych warunków początkowych, słów sterujących.

Zaprogramowanie tych układów po restarcie jest zadaniem procedur zawartych w BIOS-ie.

Oprócz tego, rozwiązania płyt głównych poszczególnych producentów umożliwiają wybór

dodatkowych możliwości, decydujących o sposobie pracy systemu. Przykładem może być

określenie ilości stanów oczekiwania przy dostępie do pamięci czy włączenie lub wyłączenie

opcji Shadow BIOS. Wyboru tych opcji dokonujemy przy pomocy programu zwanego

SETUP-em, będącego również częścią składową BIOS-u, a uruchamianego na nasze życzenie

w trakcie uruchamiania komputera, a więc i pracy układów płyty głównej.

Ewolucja systemów operacyjnych PC spowodowała, że obecnie jedyną rolą BIOS-

u jest załadowanie systemu operacyjnego (z różnych względów Windows oraz inne systemy

operacyjne dla PC prawie nie wykorzystują podczas pracy funkcji BIOS-u). Tym niemniej, ze

względu na przyjętą w Standardzie PC zasadę wstecznej zgodności, BIOS musi być wciąż

obecny. Chociaż bardzo niewiele używany, jest niezbędny do działania komputera.

BIOS przechowywany jest we wbudowanej na płycie głównej pamięci. W

dzisiejszych konstrukcjach jest to oczywiście pamięć typu Flash ROM, której zawartość może

być dowolnie modyfikowana za pomocą odpowiedniego oprogramowania. Zapewnia to

użytkownikowi możliwość załadowania nowej wersji BIOS-u, potrzebnej np. przy zmianie

procesora na nowszy i szybszy, ale... stwarza szansę dla wirusów.

Znane są już wirusy, które potrafią uszkodzić lub zmodyfikować BIOS. Nic zatem

dziwnego, że konstruktorzy płyt głównych zaczęli stosować rozmaite rozwiązania, chroniące

BIOS przed uszkodzeniami - np. blokadę możliwości zapisu do pamięci, zawierającej dwie

kopie BIOS-u. W tej samej pamięci, co BIOS, przechowywany jest również inny ważny

program "wbudowany" w płytę główną. Jest to tzw. SETUP, czyli narzędzie programowe

umożliwiające zapisanie charakterystyki konfiguracji komputera. Setup współczesnej płyty

pozwala na wiele modyfikacji ustawień poszczególnych parametrów, a przy właściwym

wykorzystaniu tych możliwości wydajność komputera może wyraźnie wzrosnąć w stosunku

do ustawień fabrycznych (default).

Ustawienia dokonywane w SETUP-ie dotyczą wszystkich układów znajdujących

się na płycie głównej. Generalnie opcje SETUP-u możemy podzielic na kilka bloków. Rodzaj

i ilość bloków zależy oczywiście od konkretnek wersji BIOS-u.

Podstawowymi grupami ustawień spotykanymi w większości BIOS-ów to np: dla

AWARD-a:

opcje podstawowe => STANDARD CMOS SETUP,

Date, Time

W tych polach możemy ustawić datę i czas systemowy. Podajemy bieżącą

datę dla podtrzymywanego baterią lub akumulatorem zegara czasu

rzeczywistego. Data jest określana tutaj w formacie amerykańskim

(mm:dd:rr). Niektóre wersja BIOS-u pozwalaja na przejście na standard

międzynarodowy (dd:mm:rr). Dzień tygodnia jest generowany

automatycznie na podstawie daty.

IDDs HDDs

Sekcja ta służy do skonfigurowania dysków twardych IDE, które mogą być

obsłużone poprzez kontroler IDE na płycie głównej. AWARD zaleca

ustawienie we wszystkich polach wartości Auto . W tym przypadku BIOS w

trakcie testów POST sam rozpoznaje parametry zainstalowanych dysków.

Rozwiązanie to jest najprostsze i nieocenione w przypadku zastosowania

wymiennych dysków twardych instalowanych w "szufladach" - w tym

przypadku system sam będzie rozpoznawał fakt włożenia dysku i ustawiał

jego parametry. Ustawienie takie też posiada pewna niedogodność w postaci

wydłużonego czasu ładowania systemu, a w chwili posiadania czterech

dysków czas ten się wydłuża.

Pomimo możliwości podłączenia do kontrolera IDE CD-ROM-u, nie ustawia

się tu żadnych parametrów pozostawiając None. To samo dotyczy to dysków

innych niż IDE.

Możliwe ustawienia

Opis

Zalecane ustawienie

Auto

Automatyczne rozpoznawanie

dysku

User

Parametry dysku zdefiniowane

przez użytkownika

None

Kanał IDE nie wykorzystany

Jeśli jesteśmy zdecydowani na to, aby samodzielnie skonfigurować sobie

parametry twardych dysków musimy wypełnić następujące pola.

TYPE

W nowych BIOS-ach opcja ta nie istnieje, w starszych można

wybrać jeden z 45 predefiniowanych zestawów parametrów

Przybliżona pojemność dysku wyliczona z liczby sektorów,

głowic i cylindrów.

SIZE

It is in megabytes and applies

this formula: (Hds * Cyl *

Sect * 512) / 1048.

CYLS

Liczba cylindrów

HEAD

Liczba głowic

LANDZ

Cylinder parkowania głowicy. Wartoś ta jest niezauważana przez

nowe kontrolery EIDE, bowiem kwestia parkowania głowic

należy wyłącznie do dysku twardego. Pomimo iż liczby

wpisywane do tego pola nie odgrywają żadnej roli, niektóre

wersje BIOS-u nie akceptują liczby innej niż wprowadzonej do

pola CYLS (lub 0).

PRECOMP

Stała wartość przypisana dyskowi. Jest to wartość prekompresji

(Write Precompensation). W starszych dyskach wartość, która

wyznaczała cylinder powyżej którego układy wzmacniaczy zapisu

modyfikowały prąd podkładu. Było to konieczne bowiem nie

stosowano jeszcze zapisu strefowego i na każdej ścieżce była

stosowana ta sama ilość sektorów. Wartość określana w tym polu

jest ignorowana przez nowego typu kontrolery EIDE. Pole to

można pozostawić puste, jeżeli Setup żąda jakiejś wartości można

ją ściągnąć z IDE HARD DISK DETECTION lub wpisać

wartość 1 lub 65535.

SECTOR

Liczba sektorów na cylinder

Tryb pracy dysku

LBA

Dyski zgodne ze specyfikacją LBA ( L ogical B lock

A dressing), pozwalają ominąć ograniczenie liczby

cylindrów, głowic i sektorów. Zalecane jest te

ustawienie dla innych dysków, których pojemność

przekracza 528MB.

MODE

LARGE

Dyski duże niezgodne z LBA posiadające więcej niż

1024 cylindry. Jeśli BIOS nie podjął pracy z

ustawieniem LBA powinnieśmy spróbować tej

opcji.

NORMAL

Dyski, dla których liczba odpowiednio cylindrów,

głowic i sektorów wynosi poniżej 1024, 16 i 63. Ma

zastosowanie dla dysków o pojemności mniejszej od

528MB.

AUTO

BIOS automatycznie wykrywa właściwy tryb

Parametry te możemy spisać z tabliczki znamionowej, która w formie

nalepki jest umieszczona na obudowie dysku, bądź też można wykorzystać

opcje automatycznego rozpoznawania dysków twardych. Zapis MODE nie

jest istotny dla dysków typu MFM i ESDI (starszego pochodzenia)

Drive A, B

Tutaj możemy zdefiniować podłączone czytniki dysków elestycznych.

Rzadko spotyka się już stacje dyskietek wielkości 5,25", prym tutaj wiodą

3,5". Posiadacze obydwu typów FDD mogą skonfigurować sobie małą stację

jako A, a dużą jako B. Jest możliwa również biosowa zamiana stacji

(A<=>B) poprzez Swap Floopy Seek w menu BIOS FEATURES SETUP .

Możliwe ustawienia

Opis

Zalecane ustawienie

None

brak zainstalowanego FDD

360k , 5.25 in

720k , 3.5 in

1.2M, 5.25 in

1.44M, 3,5 in

2.88M, 3.5 in

ustawienie zależne od

zainstalowanego czytnika

wg posiadanego

urządzenia

Floopy 3 Mode Support

Funkcja ta istnieje w niektórych BIOS-ach, którą powinniśmy uaktywnić

jedynie w przypadku specjalnej 3,5" stacji dyskietek o pojemności 1,2MB

(standard japoński).

Możliwe ustawienia

Opis

Zalecane ustawienie

Disabled

jeśli stacji takiej nie posiadamy

Enabled (lub Both)

stacja zamontowana

Drive A

stacja zamontowana jako A

Drive B

stacja zamontowana jako B

Video

Opcja ta definiuje zainstalowaną kartę graficzną. Obecnie wszystkie karty

graficzne są zgodne z EGA/VGA.

Możliwe ustawienia

Opis

Zalecane ustawienie

EGA/VGA

ustawienie dla kart VGA/SVGA

CGA 40

dla kart typu CGA 40

CGA 80

dla kart typu CGA 80

MONO

dla kart monochromatycznych

Halt On

W miejscu tym możemy określić w jaki sposób BIOS ma się zachować, jeśli

w czasie testu startowego wykryje błąd. W momencie wykrycia mało

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: