Функционирование BIOS

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию ГОУ СПО «Кемеровский горнотехнический колледж»

Реферат

по дисциплине «Архитектура ЭВМ»

на тему: «Функционирование BIOS»

Подготовила студентка

группы АСУ-08-9

Спудис Александра

Проверила преподаватель

по дисциплине

«Архитектура ЭВМ»

Курбатова Оксана Вадимовна

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Основные понятия и функционирование BIOS

Основные сведения о системной BIOS компьютера

Затенение ROM-памяти

BIOS. Назначение, функции

PROM, EPROM и ЕEPROM и чем они отличаются

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

BIOS (англ. Basic Input-Output System -- базовая система ввода-вывода, БСВВ) -- небольшая программа, находящаяся в ПЗУ и отвечающая за самые базовые функции интерфейса и настройки оборудования, на котором она установлена. Наиболее широко среди пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров.

Обозначение подобного базового ПО термином «BIOS» присуще для персональных компьютеров на базе процессоров с архитектурой x86. Для компьютеров на базе процессоров других типов для обозначения ПО, выполняющего подобные функции, используются другие термины, например, базовое ПО машин с процессором архитектуры SPARC называется PROM.

Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM), размещенной на материнской плате компьютера (поэтому этот чип часто называют ROM BIOS). Эта технология позволяет BIOS всегда быть доступным, несмотря на повреждения, например, дисковой системы. Это также позволяет компьютеру самостоятельно загружаться. Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие производители компьютеров создают системы таким образом, чтобы при включении компьютера выполнялось копирование BIOS из ROM в оперативную память. Задейтвованная при этом область памяти называется Shadow Memory (теневая память).

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ BIOS

Слово BIOS - это аббревиатура на английском языке базовая система ввода/вывода: Basic Input Output System. Эта система представляет собой набор небольших программ, в функции которых входят начальное тестирование и обеспечение взаимодействия компонентов компьютерной системы 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 система 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 системы. В большинстве случаев PC совместимых компьютеров системные 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 специальную 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 устройств, 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

базовый bios компьютер системный

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.

BIOS. НАЗНАЧЕНИЕ, ФУНКЦИИ

BIOS - базовая система ввода-вывода, хранящаяся в ПЗУ и предназначенная для выполнения базовых аппаратных функций с учетом особенностей аппаратной части конкретной ПЭВМ. Этим обеспечивается независимость операционной системы и прикладных программ от особенностей ПЭВМ, на которой они функционируют.

BIOS включает в себя программную поддержку стандартных ресурсов ПЭВМ и обеспечивает диагностику аппаратных средств, их конфигурирование и вызов загрузчика операционной системы. Обычно BIOS привязан к конкретному типу системной платы.

В последнее время BIOS чаще всего хранят во Flash памяти, допускающей перезапись содержимого. Это позволяет обновлять версии BIOS, однако, оборотной стороной этого является возможность вывода ПЭВМ из строя из-за порчи BIOS при неправильной его перезаписи или под воздействием вирусов.

Для обновления BIOS новые версии следует получать непосредственно от изготовителей системной платы или с сайтов, хранящих такие версии. Собственно производители BIOS (фирмы AMI, Award, Phoenix) под конкретные платы их не настраивают: Этой настройкой (доработкой) базовых версий BIOS и занимаются изготовители системных плат.

Функции BIOS разделяются на следующие группы:

Инициализация и тестирование аппаратных средств по включении питания - POST (Power On Self Test)

Настройка и конфигурирование аппаратных средств и системных ресурсов- BIOS Setup

Загрузка операционной системы с дисковых носителей - Bootstrap Loader

Обслуживание аппаратных прерываний от системных устройств (таймера, клавиатуры, дисков) - BIOS Hardware Interrupts

Отработка базовых функций программных обращений (сервисов) к системным устройствам -BIOS Services

Все эти функции исполняет системный модуль System BIOS, хранящийся в микросхеме ПЗУ или флэш-памяти, установленной на системной плате.

НАЗНАЧЕНИЕ BIOS МАТЕРИНСКОЙ ПЛАТЫ

Главная функция BIOS материнской платы -- инициализация устройств, подключённых к материнской плате, сразу после включения питания компьютера. BIOS проверяет работоспособность устройств (т. н. самотестирование, англ. POST -- Power-On Self Test), задаёт низкоуровневые параметры их работы (например, частоту шины центрального микропроцессора), и после этого ищет загрузчик операционной системы (англ. Boot Loader) на доступных носителях информации и передаёт управление операционной системе. Операционная система по ходу работы может изменять большинство настроек, изначально заданных в BIOS. Многие старые персональные компьютеры, которые не имели полноценной операционной системы, либо её загрузка не была необходимой пользователю, вызывали встроенный интерпретатор языка Бейсик. В некоторых реализациях BIOS позволяет производить загрузку операционной системы через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные, в том числе USB и IEEE 1394. Также возможна загрузка по сети (применяется, например, в т. н. «тонких клиентах»).

Также BIOS содержит минимальный набор сервисных функций (например, для вывода сообщений на экран или приёма символов с клавиатуры), что и обусловливает расшифровку её названия: Basic Input-Output System -- Базовая система ввода-вывода.

В некоторых BIOS'ах реализуется дополнительная функциональность (например, воспроизведение аудио - CD или DVD-дисков), поддержка встроенной рабочей среды (например, интерпретатор языка Basic) и др.

С развитием компьютерных систем BIOS как технология морально устаревает из-за ряда ограничений, прежде всего - из-за своей разрядности (16 бит) и адресуемого объема памяти (1 Мб); для принципиальной замены BIOS рядом производителей вычислительных систем предложена и внедряется технология UEFI.

PROM, EPROM и ЕEPROM и чем они отличаются

PROM (programmable read-only memory - программируемая память только для чтения) - это чип памяти, данные в который могут быть записаны только однажды. То что записано в PROM, не вырубишь топором :) (хранится в нем всегда). В отличии от основной памяти, PROM содержит данные даже когда компьютер выключен.

Отличие PROM от ROM (read-only memory - память только для чтения) в том, что PROM изначально производятся чистыми, в тот время как в ROM данные заносятся в процессе производства. А для записи данных в чипы PROM, применяются специальные устройства, называемые программаторами.

EPROM (erasable programmable read-only memory - стираемая программируемая память только для чтения) - специальный тип PROM, который может очищаться с использованием ультрафиолетовых лучей. После стирания, EPROM может быть перепрограммирована. EEPROM - по сути похожа на PROM, но для стирания требует электрических сигналов.

EEPROM (electrically erasable programmable read-only memory - электрически стираемая программируемая память только для чтения) - специальный тип PROM, который может быть очищен электрическим разрядом. Подобно другим типам PROM, EEPROM содержит данные и при выключенном питании компьютера. Аналогично всем другим типам ROM, EEPROM работает не выстрее RAM.

Специальный тип EEPROM, называемый Flash memory или Flash EEPROM, может быть перезаписан без применения дополнительных устройств типа программатора, находясь в компьютере.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

«Версия BIOS» - это версия программы, прошитой в флэш-ПЗУ материнской платы, эта программа запускается сразу после включения материнской платы и помимо своей основной задачи (инициализация оборудования и запуск ОС) может содержать в себе ряд сервисных функций. Помимо этого в образе BIOS содержится также необходимый для корректной работы каждого поддерживаемого платой процессора набор данных (в технические детали мы углубляться не будем), благодаря возможности обновления таких наборов обеспечивается совместимость материнских плат с процессорами, которые были выпущены уже после выхода платы на рынок.

ЛИТЕРАТУРА

Степаненко Олег Степанович Настройка персонального компьютера. Установки BIOS. Самоучитель. -- 2 изд.. -- М.: «Диалектика», 2007. -- С. 480. -- ISBN 978-5-8459-1231-2

Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. -- 17 изд. -- М.: «Вильямс», 2007. -- С. 443-498. -- ISBN 0-7897-3404-4

Евгений Панкратов Операционная система MS-DOS 6.22: Справочное пособие. -- 2 изд.. -- М.: Познавательная книга плюс, 2002. -- С. 224. -- ISBN 5-8321-0305-1

Размещено на Allbest.ru