BIOS Setup - реферат

"Suspend" (режим приостановки). В режиме приостановки, как правило, отключаются высоковольтные узлы, а потребление энергии падает до 30 Вт и менее >

"Off" ("сон"). В режиме так называемого "сна" монитор потребляет не более 8 Вт, а функционирует у него только микропроцессор. В этой системной процедуре контроль берет на себя драйвер, посылающий соответствующие сигналы через графическую карту. При нажатии клавиши на клавиатуре или движении "мыши" монитор переходит в нормальный режим работы.

ATX

Advenced Technologies eXtension - расширение формата AT - разработанный несколько лет назад конструктив корпуса персонального компьютера и, соответственно, форм-фактор материнской платы. Начал массово использоваться после появления процессоров Pentium II, так как материнские платы для этого процессора выпускаются только в формате ATX (за очень редким исключением). Основные отличия от классического конструктива:

Плата крепится только на винтах, что повышает надежность и жесткость ее крепления.

Разъемы всех портов ввода/вывода (принтерный, COM1, COM2 и т.д.) жестко крепятся на материнской плате в ее правом верхнем углу, причем могут устанавливаться друг над другом.

Процессор (процессоры) и его "обвязка" устанавливаются справа от интерфейсных разъемов, что позволяет устанавливать полноразмерные платы расширения.

Блок питания вырабатывает также напряжение 3.3 V, что избавляет от необходимости формировать это напряжение на материнской плате.

Блок питания запускается/выключается от специального сигнала, который может быть выработан как кнопкой включения компьютера, так и BIOS через соответствующую схему на материнской плате. Это позволяет программно выключать блок питания (например, при выходе из Windows 95) и включать его по команде от BIOS или от модема, сетевой карты и т.п.

Напряжение 5 V (слаботочное) всегда есть на материнской плате, если 220 V подано на блок питания, для управления запуском блока питания. Поэтому на "правильных" ATX блоках питания всегда есть выключатель 220 V, расположенный на самом блоке питания сзади системного блока. При любых действиях, требующих снятия крышки системного блока, 220 V требуется ОБЯЗАТЕЛЬНО ОТКЛЮЧАТЬ от блока питания.

Разъем для подключения ATX блока питания на материнской плате один и имеет 20 контактов.

Допускается (но не является обязательным) вывод и подключение на материнскую плату сигналов с датчика скорости вращения вентилятора блока питания.

BIOS

Базовая система ввода-вывода - набор базовых программ для проверки его оборудования во время запуска для загрузки операционной системы, а также для поддержки обмена данными между устройствами. Базовая система ввода-вывода хранится в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), и таким образом ее программы могут быть выполнены при включении компьютера. Определяя общую производительность компьютера, программы базовой системы ввода-вывода, как правило, остаются недоступными для пользователей.

Bus Master

Bus Master (хозяин шины, задатчик) - возможный режим работы устройства на любой шине, в том числе и на PCI. Для работы в таком режиме устройство выдает запрос арбитру шины, сообщая о своем требовании на получение управления шиной. Арбитр, в соответствии с приоритетом и/или очередностью арбитража на данной шине, через определенное время после запроса отдает запрашивающему устройству управление шиной. Выполнив все необходимые ему операции, устройство сообщает арбитру об освобождении им шины.

На современных шинах, таких как PCI, для получения доступа к шине ВСЕ устройства проходят процедуру арбитража, в том числе и центральный процессор. Возможность быть "master"-устройством реализуется аппаратно при разработке устройства. Реализация механизма "BusMaster" позволяет общаться между собой только тем компонентам компьютера, которым это в данный момент необходимо. Этот механизм используется, например, для передачи данных TV-тюнером на видеокарту, если они обе находятся на PCI-шине, причем без участия центрального процессора, системной памяти и т.п.

Обычно, система управляет доступом к PCI-шине по фундаментальному принципу - "First-Come-First-Served" (первым пришел, первым обслуживается). Но возможности арбитража значительно шире и сложнее. Существуют и различные режимы действия самого механизма арбитража. Может быть установлен т.н. режим ротации устройств, при котором периодично меняется очередность устройств, т.е. их приоритет. Приоритет может оказаться фиксированным, т.е. какое-либо системное устройство "навсегда" получает наивысший приоритет. При "вращении приоритетов" (rotated) устройству, получившему контроль над шиной, присваивается самый низкий приоритет и любое другое устройство перемещается на шаг вверх в "очереди" приоритетов.

Как же все это реализуется? В состав чипсета входит 8-разрядный ARBITRATION CONTROL REGISTER, позволяющий реализовать свойства, связанные с арбитражем на PCI-шине, а также (у достаточно новых чипсетов) с поддержкой спецификации шины PCI 2.1. (см. ниже)

В современных системах механизмы арбитража, можно сказать, интеллектуализированы, что в итоге привело к изъятию из "BIOS Setup" функций, связанных с пользовательскими установками по арбитражу. "Старые" же версии BIOS вполне могут содержать некоторые из приведенных ниже опций, могущих вызвать душевный трепет у пользователя.

CAS

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

DIMM

Dual In-line Memory Module - двухсторонний модуль памяти - конструктив модуля памяти, ставший с 1997 года фактическим стандартом для компьютеров. Имеет по 84 вывода с каждой стороны. Собственно память, размещенная на модуле, может быть как FPM или EDO так и SDRAM. Память в DIMM имеет разрядность 64 (с четностью 72) бита и может использоваться поодиночке, а не парами, как обычные SIMM.

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 BIOSом 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.