Министерство образования и науки Украины
Днепропетровский Национальный Университет
Факультет электроники, телекоммуникаций и компьютерных систем
Кафедра АСОИ
Реферат
"Базовая система ввода-вывода BIOS"
Выполнил:
Ст. группы РС-05
Куликов Евгений
Проверил:
Доцент кафедры ЭВМ
Ивон А. И
Днепропетровск 2006
Оглавление
Введение
Тип BIOS
Версия BIOS
Функции BIOS
PROM, EPROM и ЕEPROM и чем они отличаются
Специальные команды чипсета
"КАМИ BIOS" - база защищенных компьютерных систем
Список источников
BIOS (Basic Input Output System) - базовая система ввода-вывода. Это часть программного обеспечения PC, поддерживающая управление адаптерами внешних устройств, экранные операции, тестирование, начальную загрузку и установку OS.
BIOS - это стандартный интерфейс, обеспечивающий переносимость OS между PC с одинаковым микропроцессором. BIOS хранится в ПЗУ PC. Управление устройствами осуществляется через механизм прерываний.
Прерывания:
аппаратные (инициируются аппаратными средствами),
логические (инициируются микропроцессором - нестандартные ситуации в работе микропроцессора),
программные (инициируются каким-либо программным обеспечением).
Большинство современных видеоадаптеров, а также контроллеры накопителей имеют собственную систему BIOS, которая обычно дополняет системную.
Во многих случаях программы, входящие в конкретную BIOS, заменяют соответствующие программные модули основной BIOS. Вызов программ BIOS, как правило, осуществляется через программные или аппаратные прерывания.
Заметим, что система BIOS помимо программ взаимодействия с аппаратными средствами на физическом уровне содержит программу тестирования при включении питания компьютера POST (Power-On-Self-Test, Самотестирование при включении питания компьютера).
Тестируются основные компоненты, такие как процессор, память, вспомогательные микросхемы, приводы дисков, клавиатуру и видеоподсистему. Если при включении питания компьютера возникают проблемы (BIOS не может выполнить начальный тест), вы услышите последовательность звуковых сигналов:
| Код сигнала | Значение |
| 1 | Ошибка регенерации DRAM |
| 2 | Отказ схемы четности |
| 3 | Отказ базового ОЗУ 64 Кб |
| 4 | Отказ системного таймера |
| 5 | Отказ процессора |
| 6 | Ошибка адресной линии A20 контроллера клавиатуры |
| 7 | Ошибка исключения виртуального режима Virtual Mode Exception |
| 8 | Ошибка теста чтения, записи памяти дисплея |
| 9 | Ошибка контрольной суммы ROM-BIOS |
Если вы сталкиваетесь с чем-либо подобным, существует высокая вероятность того, что эта проблема связана с аппаратными средствами.
Система BIOS в PS реализована в виде одной микросхемы, установленной на материнской плате компьютера. Заметим, что название ROMBIOS в настоящее время не совсем справедливо, ибо “ROM” - предполагает использование постоянных запоминающих устройств (ROM - ReadOnlyMemory), а для хранения кодов BIOS в настоящее время применяются в основном перепрограммируемые (стираемые электрически или с помощью ультрафиолетового излучения) запоминающие устройства. Мало того, наиболее перспективным для хранения системы BIOS является сейчас флэш-память. Это позволяет легко модифицировать старые или добавлять дополнительные функции для поддержки новых устройств, подключаемых к компьютеру.
Поскольку содержимое ROMBIOS фирмы IBM было защищено авторским правом, то есть его нельзя подвергать копированию, то большинство других производителей компьютеров вынуждены были использовать микросхемы BIOS независимых фирм, системы BIOS которых, разумеется, были практически полностью совместимы с оригиналом. Наиболее известные из этих фирм три: AmericanMegatrendsInc. (AMI), AwardSoftware и PhoenixTechnologies. Заметим, что конкретные версии BIOS неразрывно связаны с набором микросхем (chipset), используемым на системной плате. Кстати, компания PhoenixTechnologies считается пионером в производстве лицензионно-чистых BIOS. Именно в них впервые были реализованы такие функции, как задание типа жесткого диска, поддержка привода флоппи-дисков емкостью 1,44 Мбайт и т.д. Более того, считается, что процедура POST этих BIOS имеет самую мощную диагностику. Справедливости ради надо отметить, что BIOS компании AMI наиболее распространены. По некоторым данным, AMI занимает около 60% этого сегмента рынка. Кроме того, из программы SetupAMIBIOS можно вызвать несколько утилит для тестирования основных компонентов системы и работы с накопителями. Однако при их использовании особое внимание следует обратить на тип интерфейса, который использует привод накопителя.
Система BIOS в компьютерах, неразрывно связана с SMOSRAM. Под этим понимается “неизменяемая" память, в которой хранится информация о текущих показаниях часов, значении времени для будильника, конфигурации компьютера: количестве памяти, типах накопителей и т.д. Именно в этой информации нуждаются программные модули системы BIOS. Своим названием SMOS RAM обязана тому, что эта память выполнена на основе КМОП-структур (CMOS-Complementary Metal Oxide Semiconductor), которые, как известно, отличаются малым энергопотреблением. Заметим, что CMOS-память энергонезависима только постольку, поскольку постоянно подпитывается, например, от аккумулятора, расположенного на системной плате, или батареи гальванических элементов, как правило, смонтированной на корпусе системного блока. Заметим, что большинство системных плат допускают питание CMOS RAM как от встроенного, так и от внешнего источника.
Заметим, что в случае повреждения микросхемы CMOSRAM (или разряде батареи или аккумулятора) программа Setup имеет возможность воспользоваться некой информацией по умолчанию (BIOSSetupDefaultValues), которая хранится в таблице соответствующей микросхемы ROMBIOS. Кстати, на некоторых материнских платах питание микросхемы CMOS RAM может осуществляться как от внутреннего, так и от внешнего источника. Выбор определяется установкой соответствующей перемычки.
Программа Setup поддерживает установку нескольких режимов энергосбережения, например Doze (дремлющий), Standby (ожидания, или резервный) и Suspend (приостановки работы). Данные режимы перечислены в порядке возрастания экономии электроэнергии. Система может переходить в конкретный режим работы по истечении определенного времени, указанного в Setup. Кроме того, BIOS обычно поддерживает и спецификацию АРМ (AdvancedPowerManagement). Как известно, впервые ее предложили фирмы Microsoft и Intel. В их совместном документе содержались основные принципы разработки технологии управления потребляемой портативным компьютером мощностью.
Напомним, что задание полной конфигурации компьютера осуществляется не только установками из программы Setup, но и замыканием (или размыканием) соответствующих перемычек на системной плате. Назначение каждой из них указано в соответствующей документации.
BIOS является своеобразной программной оболочкой вокруг
аппаратных средств PC (самого нижнего уровня), реализуя
доступ к аппаратным средствам PC через механизм прерываний.
Логично предположить, что, если BIOS не нуждается в дисковых накопителях, то для его хранения используется принципиально другой носитель информации, всегда доступный независимо от состояния дисковой системы, что, собственно, и позволяет компьютеру самостоятельно загружаться. Долгое время таким носителем информации являлась микросхема ROM (read-only memory). Соответственно, изменение BIOS было, если не невозможным, то крайне проблематичным. Однако, как известно, компьютерные технологии развиваются чрезвычайно стремительными темпами, и, со временем, когда необходимость в простом и доступном рядовому пользователю перепрограммировании BIOS стала очевидной, на смену микросхеме ROM пришла EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory), известная также как Flash ROM. Такой тип микросхем позволяет перезаписывать находящуюся в них информацию с помощью специальных программ, что максимально упростило процесс обновления BIOS. В подавляющем большинстве случаев эта микросхема устанавливается на материнской плате в специальную панель. Таким образом, в случае выхода BIOS из строя по каким-либо причинам микросхему легко изъять и перепрограммировать на специальном устройстве.
Необходимо уточнить, что понятие Flash ROM не во всех случаях эквивалентно понятию Flash BIOS. Хотя почти всегда эти термины обозначают одно и то же, можно встретить материнские платы, которые не позволяют обновлять BIOS программно, несмотря на то, что на них установлена микросхема Flash ROM. То есть возможность модернизации BIOS с помощью программы и без извлечения его из материнской платы должна быть предусмотрена дизайном платы. Как правило, этот момент четко оговаривается в руководстве пользователя к материнской плате.
Определить тип микросхемы ПЗУ, установленной на материнской плате, несложно. Сразу следует сказать, что практически все материнские платы после 1997 года поставляются с Flash ROM, но если Вы не уверенны лучше проверить - для этого необходимо посмотреть на маркировку чипа ROM (28 или 32-контактная микросхема с наклейкой производителя BIOS), отодрав наклейку. Маркировка означает следующее (ххх означает три произвольных цифры):
28Fxxx - 12VFlash память
29Cxxx - 5V Flash память
29LVxxx - 3V Flash memory (раритет)
28Cxxx - EEPROM, почти то же, что и Flash память
27Cxxx - с окошком. EPROM (уже не устанавливается с 1997 года): только для чтения, требует программатор для записи и ультрафиолетовую лампу для стирания
PH29EE010: SST ROM Чип - перепрашиваемый
29EE011: Winbond чип - 5VFlash память
29C010: Atmel Chip - 5V Flash память
Любые другие микросхемы, не имеющие окошка с маркировкой, не начинающейся с цифр 28 или 29, являются, скорее всего, не Flash-памятью. Если же на микросхеме есть окошко - это верный признак того, что это не Flash.
Существует несколько причин, по которым приходится модернизировать BIOS: