Płyty główne BIOS.

Prezentacja na temat: "Płyty główne BIOS."— Zapis prezentacji:

1 Płyty główne BIOS

2 BIOS (Basic Input Output System)
BIOS to podstawowy system obsługi wejścia/wyjścia, czyli zestaw programów przechowywanych w pamięci ROM na płycie głównej wykonujących kilka bardzo ważnych zadań. Podstawowe zadania BIOS-u to: przeprowadzenie po restarcie testów podstawowych układów i urządzeń systemu, zwanych autotestem po włączeniu zasilania - POST (ang. Power-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);

3 BIOS (Basic Input Output System)
Podstawowe zadania BIOS-u to: zapewnienie w postaci programów obsługi przerwań (programowych bądź sprzętowych) procedur obsługi (sterowników, driverów) podstawowych, standardowych urządzeń systemu, zwłaszcza tak zwanych urządzeń IPL (ang. Initial Program Load) pozwalających załadować system operacyjny; zadaniem BIOS-u jest niwelacja,z punktu widzenia systemu operacyjnego, różnic konstrukcyjnych płyt głównych pochodzących od różnych producentów. BIOS jest umieszczony w pamięci nieulotnej ROM (w nowszych rozwiązaniach flash EEPROM lub NOVRAM) w zakresie wysokich adresów, przy końcu pierwszego megabajtu pamięci, zajmując ostatnich 128 kB tego obszaru. Pozycja ta wynika między innymi ze sposobu restartu procesorów rodziny x86.

4 4. Procedura POST Po restarcie systemu, niezależnie od jego przyczyny, procesor rozpoczyna wykonywanie instrukcji od adresu pamięci F000:FFF0h. Pod adresem tym znajduje się kod instrukcji skoku do procedury POST. Jej zadaniem jest przetestowanie oraz inicjalizacja podstawowych układów płyty głównej. Kolejno testowane są: procesor, zawartos'ć pamięci ROM (w zasadzie poprawność jej odczytu gdyż jej zawartość nie powinna ulegać zmianom). Po pomyślnym wykonaniu tych testów następuje test pamięci RAM, a następnie testowane i inicjowane są układ y programowalne płyty głównej. Inicjowane są struktury systemowe, takie jak tablica wektorów przerwań czy też obszar zmiennych BIOS-u. Następnie testowane są standardowe urządzenia peryferyjne - klawiatura, stacje dysków, karta grafiki.

5 Procedura POST Na etapie ostatnim sprawdzana jest obecność BIOS-ów na kartach. Następnie sterowanie przekazywane jest do procedury ładującej system operacyjny (ang. Bootstrap Loader), dostępnej także jako przerwanie INT19h. Stwierdzenie błędu podczas któregokolwiek z testów sygnalizuje odpowiedni komunikat na ekranie oraz sygnał dźwiękowy. Sposób zgłaszania błędów zależy od konkretnego BIOS-u. Ponadto wykrycie błędu na poziomie podstawowych układów powoduje wstrzymanie dalszych testów. Numery kolejnych testów wysyłane są przez rejestr AL na port wejścia/wyjścia o adresie 80h. Dlatego w przypadku błędu z zawartości tego portu można odczytać numer testu, który wykrył błąd.

6 5. BIOS Setup W systemie występuje wiele układów wymagających zaprogramowania sposobu pracy, a więc wpisania pewnych warunków początkowych, słów sterujących itd. Zaprogramowanie tych układów po restarcie należy do procedur zawartych w BlOS-ie. Oprócz tego rozwiązania płyt głównych poszczególnych producentów umożliwiają wybór dodatkowych możliwości decydujących o sposobie pracy systemu. Wyboru tych opcji dokonujemy za pomocą programu zwanego Setupem (ang. setup - ustawienia) będącego także częścią BIOS-u, a uruchamianego na nasze życzenie w trakcie restartu komputera. Dokonanie przez nas określonego wyboru zmienia sposób programowania, a więc i pracy układów płyty głównej.

7 BIOS Setup

8 6. Podstawowe ustawienia BIOSu.
Standard CMOS Setup - dotyczy parametrów zapisywanych w pamięci konfiguracji zegara czasu rzeczywistego; BIOS Features Setup - zmienia własności procedur BIOS-u wywoływanych przerwaniami sprzętowymi bądź programowymi; CHIPSET Features Setup - zmienia sposób pracy układów zawartych w chipsecie sterujących pracą układów płyty głównej; PCI Configuration Setup - ustawia opcje dotyczące sposobu pracy magistrali PCI; Power Management Setup - zarządza oszczędzaniem mocy.

9 7. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.
Jednym z rozwiązań rzutujących na architekturę komputerów IBM PC była wartość adresu, spod którego procesor rodziny x86 po restarcie pobiera pierwszą instrukcje do wykonania. Adres ten wynosi FFFF0h i jest oddalony o 16 bajtów od końca pierwszego MB pamięci. Wymusza to położenie co najmniej początku, a praktycznie całośc i programu inicjującego pracę komputera, czyli BIOS-u. Następne decyzje związane z powyższym faktem, a również decydujące o mapie pamięci i sposobie funkcjonowania systemu operacyjnego zostały podjęte przez konstruktorów IBM.

10 7. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.
Pierwsze komputery osobiste IBM PC i IBM XT używały procesorów 8088 bądź Miały, jak pamiętamy, 20-bitową magistralę danych, która pozwalała zaadresować fizyczną pamięć o pojemności 1 MB (przy założeniu organizacji bajtowej). W owym czasie 1 MB pamięci wydawał się ogromnym obszarem. Pamięć tę postanowiono podzielić, przyznając 640 kB (początkowo 512 kB) dla programów i ich danych, natomiast 384 kB pamięci zarezerwowano do specjalnych zadań.

11 7. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.
Pierwszy z wymienionych obszarów nosi nazwę pamięci konwencjonalnej, drugi zaś pamięci górnej (inne nazwy to pamięć zarezerwowana czy bloki pamięci górnej - ang. Upper Memory Blocks). W pamięci górnej zarezerwowano miejsce dla BIOS-u i innych obszarów istotnych dla obsługi systemu. Umieszczono tam VIDEO BIOS, VIDEO RAM (czyli obszar pamięci zawierający treść obrazu wyświetlanego na monitorze) współpracujący z kartą graficzną czy też ramkę pamięci stronicowanej (EXPANDED lub inaczej LIM-EMS). Obszary te nie tworzyły spójnego obszaru, lecz dzieliły obszar pamięci górnej na bloki (stąd nazwa bloki pamięci górnej).

12 7. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.
Bardzo szybko okazało się, że 1 MB (a tym bardziej 640 kB) pamięci nie jesi tak dużym obszarem. Pojawił się wówczas pomysł rozbudowy pamięci dołączanej na kartach rozszerzających. Ponieważ procesory 8086/88 nie potrafiły fizycznie, bez dodatkowych zabiegów, zaadresować więcej niż 1 MB pamięci, wprowadzono odpowiednie sterowniki oraz utworzono w pamięci górnej tak zwaną ramkę pamięci stronicowanej, co pozwoliło zaadresować 32 MB pamięci. Pamięć tę nazywano LIM-EMS lub pamięcią EXPANDED.

13 7. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.
Inna możliwość rozszerzenia pamięci pojawiła się wraz z nowymi procesorami mającymi szerszą niż 20 bitów magistralę adresową. Pamięć powyżej 1 MB adresowaną przez te procesory nazywa się EXTENDED lub XMS. Wykorzystanie jej przez system operacyjny DOS było niewielkie, gdyż obszar pamięci górnej tworzył nieciągłość, której DOS nie potrafił ominąć, przynajmniej jeśli chodzi o ładowanie do pamięci operacyjnej programów. Jedynie do bloków pamięci górnej oraz obszaru pierwszych 64 kB powyżej pierwszego megabajtu (związanego z linią adresową A20 ) możliwe było ładowanie części systemu operacyjnego DOS oraz sterowników urządzeń . Potrzebne są jednak do tego sterowniki pamięci, np. HIMEM.SYS i EMM386.EXE firmy Microsoft.

14 7. Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.
Dopiero pojawienie się możliwości stronicowania oraz systemu operacyjnego (lub nakładki na system operacyjny) Windows pozwoliło w pełni wykorzystać rozbudowaną pamięć EXTENDED. Natomiast pamięć EXPANDED potrzebną niektórym programom tworzy się obecnie przy wykorzystaniu fragmentu pamięci EXTENDED.

15 Przestrzeń adresowa pamięci i układów wejścia/wyjścia.