BIOS Setup

DMA

Direct Memory Access - "прямой доступ к памяти" - режим обмена данными между памятью и устройством ввода/вывода, управляемый специальным устройством (контроллером DMA) и выполняемый без участия центрального процессора. Использование этого режима значительно ускоряет пересылку данных, так как исключает пересылки данных в процессор и обратно.

"Прямой доступ к памяти" осуществляется через DMA-контроллер - специальный чип, получающий первоначальную команду на перенос данных от центрального процессора. Каналы DMA предназначены для передачи массивов информации по 8- или 16-битным шинам одновременно. В отличие от портов ввода/вывода каналы DMA непосредственно не сообщаются с центральным процессором, они работают напрямую с системной памятью. Всего каналов DMA - 8 (от 0 до 7).

Первоначально DMA-контроллер задумывался, прежде всего, для разгрузки CPU от тривиальных задач, например, контроля флоппи- дисководов или жестких дисков. Начиная с компьютеров PC/AT передача данных от жестких дисков и к ним стала осуществляться уже не через каналы DMA, а через программируемый ввод/вывод.

Начиная с Intel 80386, процессоры располагают собственным устройством управления памятью (MMU - Memory Management Unit), которое пересчитывает логические адреса в физические. DMA-контроллеры "ничего не знают" о разрядности адресов. Поэтому, чтобы иметь возможность применять DMA вместе с управлением виртуальной памятью, нужно зарезервировать в качестве DMA-буфера какую-то область памяти в первом мегабайте адресного пространства, где логические и физические адреса совпадают. В эту область DMA-контроллер записывает данные, прежде чем они будут скопированы процессором из этого буфера. Эта технология, называемая двойной буферизацией, неэффективна.

Основными "потребителями" каналов DMA являются звуковые карты, CD-ROM-дисководы более ранних выпусков. В обоих случаях скорость передачи не превышает 500 Кб/с. Максимально возможная скорость передачи данных по DMA-каналам (около 2 Мб/с) значительно перекрывает потребности 8-битной звуковой карты. Если же необходимо осуществить быстрый обмен информацией, то в этом случае DMA не используется - процессор берет на себя управление процессом переноса информации, перекрывая все допустимые способности DMA-каналов.

DPMS

Display Power Management Signaling - сигналы управления энергопотреблением монитора - стандарт, созданный ассоциацией VESA для многостадийного снижения энергопотребления монитора. Для реализации стандарта его должен поддерживать монитор. В стандарте оговорены четыре уровня:

0 - "DPMS Mode On" - Монитор используется как обычно;

1 - "DPMS Mode Standby" - Изображения нет, потребление снижено;

2 - "DPMS Mode Suspend" - Изображения нет, потребление еще более снижено;

3 - "DPMS Mode Off" - Изображения нет, потребление снижено до минимума.

DRAM

Dinamic Random Access Memory - динамическая память прямого доступа - память, схемотехнически выполненная в виде двумерной матрицы (строки х столбцы) конденсаторов. Очень дешева, но требует постоянного "освежения" или регенерации (Refresh) заряда на конденсаторах. Регенерация выполняется как "пустое" чтение памяти. Этот процесс отнимает значительное время, так как в этот период никакое устройство не может получить доступ к памяти, кроме контроллера регенерации.

ECP

Enhanced Capability Port - порт с расширенными возможностями - отличается от стандартного принтерного порта с интерфейсом Centronics, тем, что передаваемая информация разделяется на команды и данные с поддержкой режима DMA и кодирования по методу RLE (Run-Length Encoding - кодирование повторяющихся последовательностей данных).

EDO

Extended Data Output DRAM - при работе на запись не дает никаких преимуществ по сравнению с FPM DRAM, но требует существенно меньше времени при чтении за счет того, что данные удерживаются на выходе микросхемы EDO DRAM дольше, чем в FPM DRAM. EDO (как и FPM) не дает никаких преимуществ при произвольной выборке данных из памяти, но такая ситуация возникает крайне редко. На микросхемах EDO DRAM указывается время доступа в наносекундах к данным в случайном порядке.

EPP

Enhanced Parallel Port - расширенный параллельный порт - двунаправленный вариант принтерного порта с максимальной скоростью приема/передачи данных до 2 MB/c. Стало возможным адресация нескольких устройств, ввод 8-ми разрядных данных. Для буферизации данных используется память с FIFO организацией объемом в 16 байт.

FPM

Fast Page Mode DRAM - самый старый вид памяти, который стал применяться еще в 80-х годах. Отличается от стандартной тем, что позволяет сократить чтение/запись данных, расположенных один за другим в памяти, но при этом на каждое слово требуется не менее трех тактов системной шины. На микросхемах Fast Page Mode DRAM указывается время доступа в наносекундах к данным в случайном порядке.

I/O

Порт ввода-вывода - канал передачи данных между устройством и микропроцессором. Порт представляется в микропроцессоре как один или несколько адресов памяти, из которых можно прочитать или в которые можно записать данные.

IrDA

Аббревиатура от "Infrared Data (иногда как Device) Association". Так же называется интерфейс с использованием инфракрасного порта, обеспечивающего беспроводное подключение периферийных устройств низкого быстродействия, которые расположены в непосредственной близости от ПК.

Plug and Play

В 1993 г. "Compaq", "Intel", "Phoenix" и "Microsoft", стремясь сделать ПК еще более интеллектуальными, разработали концепцию "Plug and Play". Основная ее идея заключается в следующем: при загрузке ПК BIOS опрашивает все карты на предмет их потребности в ресурсах и распределяет их так, чтобы при работе ПК не возникали конфликтные ситуации.

Общение между картой расширения и BIOS можно обеспечить еще эффективнее при использовании PCI-шины. Так, большинство PnP-карт разработаны только для шины PCI. Все PCI-карты отличаются, кроме того, дополнительными способностями. В отличие от своих ISA-родственников они могут работать с переменными ресурсами и посредством точно определенной идентификационной записи отчетливо заявлять о своих ресурсных потребностях.

Соответственно этому BIOS, поддерживающий "Plug and Play", сперва проверяет жестко настроенные ISA-карты, а затем раздает оставшиеся ресурсы PCI-устройствам. В результате формируется список распределения ресурсов ESCD (Extended System Configuration Data), помещаемый BIOS'ом в нечувствительной к отсутствию питания области памяти для того, чтобы при каждом старте иметь возможность сравнения и восстановления последней функционировавшей комбинации.

RAS

Raw Address Strobe - строб адреса строки - сигнал, используемый при работе с динамической памятью (DRAM), предназначен для запоминания в микросхеме DRAM адреса строки.

Refresh

Возможны три различных метода регенерации данных:

Регенерация одним RAS (RAS Only Refresh - ROR). Этот метод использовался еще в первых микросхемах DRAM. Адрес регенерируемой строки передается на шину адреса и выдается сигнал RAS (точно так же, как при чтении или записи). При этом выбирается строка ячеек, и данные из них поступают на внутренние цепи микросхемы, после чего записываются обратно. Так как далее сигнал CAS не следует, цикл чтения/записи не начинается. Затем передается адрес следующей строки и так далее, пока не будет пройдена вся матрица памяти, после чего цикл регенерации повторяется. К недостаткам этого метода можно отнести то, что занимается шина адреса, и в момент регенерации блокируется доступ к другим подсистемам компьютера.

CAS перед RAS (CAS Before RAS - CBR) - стандартный метод регенерации. При нормальном цикле чтения/записи сигнал RAS всегда приходит первым, за ним следует CAS. Если же CAS приходит раньше RAS, то начинается специальный цикл регенерации - CBR. При этом адрес строки не передается, а микросхема использует свой внутренний счетчик, содержимое которого увеличивается на 1 при каждом CBR-цикле (т.н. инкрементирование адреса строки). Этот режим позволяет регенерировать память, не занимая шину адреса, что, безусловно, более экономично.

Автоматическая регенерация памяти (Self Refresh - SR, или саморегенерация). Этот метод обычно используется в режиме энергосбережения, когда система переходит в состояние "сна" ("suspend"), и тактовый генератор перестает работать. В таком состоянии обновление памяти по вышеописанным методам невозможно (попросту отсутствуют источники сигналов), и микросхема памяти выполняет регенерацию самостоятельно. В ней запускается свой собственный генератор, который тактирует внутренние цепи регенерации. Такая технология работы памяти была внедрена с появлением EDO DRAM. Необходимо отметить, что в режиме "сна" память потребляет очень малый ток.

SDRAM

SDRAM - относительно новый вид памяти, который также показывает свои преимущества только при последовательной выборке данных из памяти. Но при последовательной выборке (или потоке, конвейере - burst) чтение/запись выполняются в два раза быстрее, чем для EDO DRAM На микросхемах SDRAM указывается время доступа в наносекундах к данным при последовательной выборке. Реально же цифры на корпусах микросхем синхронной памяти фактически сообщают максимальную тактовую частоту системной шины, на которой данная память может работать.

SDRAM выпускается сейчас только в 168-ми выводных 64-разрядных модулях DIMM. В отличие от обычных модулей SIMM эти могут устанавливаться на материнской плате поодиночке. В соответствии с JEDEC стандартом на модуле DIMM должна быть установлена специальная микросхема SPD устройства. Некоторые современные материнские платы, например фирмы Intel на наборе 440LX, не запускаются, если установлена планка памяти без SPD. Микросхемы SDRAM так же широко используются в качестве локальной памяти видеокарт.

SE

Single-Ended - технология устройств, передачи данных, разъемов, в которой используются однополярные сигналы в уровнях TTL-логики, что характерно для Ultra Wide SCSI. Внутренние ограничения SCSI-стандартов были в значительной степени преодолены в интерфейсе Ultra2 Wide SCSI, обеспечившем скорость передачи до 80 МБ/с.

Постоянное развитие SCSI-интерфейсов ставило целью повышение частоты, что приводило в итоге к ограничению максимальной длины интерфейсного кабеля. Технология LVD работает, в отличие от SE, с двухполярными сигналами низкого уровня. Каждый сигнал шины Ultra2 Wide передается по двум проводам в противофазе (дифференциально). Это - так называемая низковольтная дифференциальная передача сигналов, или Low Voltage Differential (LVD). Благодаря ей удалось увеличить допустимую длину соединительного кабеля до 12 м.

SIMM

Single In-line Memory Module - односторонний модуль памяти - конструктив модуля памяти, постепенно уходящие в 1997 году с рынка. Имеет 72 вывода с каждой стороны, но пары выводов с одной и другой стороны замкнуты между собой, поэтому они считаются односторонними. Собственно память, размещенная на модуле, может быть как FPM, так и EDO. Память в SIMM имеет разрядность 32 (с четностью - 36) бита и может использоваться в компьютерах с процессорами Pentium только парами.

SPD

Serial Presence Detect - устройство определения присутствия с последовательным доступом - изготавливается на специальной микросхеме (как правило, это электрически перепрограммируемая память), содержащей информацию о типе устройства и его основных характеристиках. Объем такой памяти - 512 байт.

SPP

Standard Parallel Port - стандартный параллельный порт - классический принтерный интерфейс, называемый, как правило, Centronics, по имени давно ликвидированной фирмы, разработавшей этот интерфейс. Интерфейс позволяет передавать данные по байту со скоростью до 80 KB/c. При необходимости приема данных можно использовать четыре линии сигнала от принтера (обрыв бумаги, буфер принтера полон и т.д.).

Зарузка системы

При включении ПК автоматически запускается находящаяся в BIOS программа загрузки BOOT-ROUTINE. Эта программа вызывает подпрограмму самопроверки POST (Power-On Self Test), проверяющую оперативную память, процессор, жесткий диск и т.д.Далее программа загрузки разыскивает другие BIOS-чипы, которые могут быть встроены, к примеру, в платы расширения. SCSI- контроллеры при этом будут запускать свои собственные тестовые программы.

После этого BIOS берется уже конкретно за платы расширения и расстановку и проверку распределения ресурсов (IRQ, DMA, I/O).

Далее с загрузочных секторов жесткого диска в дело вступает начальный загрузчик, BOOTSTRAP LOADER, - программа, знающая файловую структуру носителя данных. Начальный загрузчик вызывает загрузку загрузочных программ операционной системы.

Этот стандартный алгоритм значительно дополнился и модернизировался с внедрением PnP-технологии и новой PCI-шины, а позже с появлением операционных систем, разработанных с учетом внедрения новейших технологий.