Служат для обмена данными между устройством и процессором. Для этих портов выделен диапазон в 64 Кбайт, большая часть которого свободна, поэтому конфликты с их использованием очень редки.
■ Области оперативной памяти, специально выделенные для определенного устройства. Как и в случае с портами ввода/ вывода, конфликты с областями памяти встречаются редко.Прерывания
В работе компьютера часто возникают ситуации, когда процессору необходимо отложить на время выполнение основной программы и обработать нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок кнопкой мыши или другое событие, возникшее в одном из устройств. Для реализации этой задачи во всех компьютерах используется механизм прерываний.
■ 0 – системный таймер;
■ 1 – клавиатура;
■ 2 – контроллер прерываний;
■ 3 и 4 – последовательные порты СОМ 2 и СОМ 1;
■ 6 – контроллер дисковода;
■ 7 – параллельный порт;
■ 8 – часы реального времени (RTC);
■ 12 – PS/2-мышь;
■ 13 – математический сопроцессор;
■ 14 и 15 – первичный и вторичный каналы IDE-контроллера.
Прерывания с номерами 5, 9,10,11 изначально свободны и могут назначаться любому устройству. Прерывания 3, 4, 6, 7,12,14 и 15 в некоторых случаях могут быть переназначены другим устройствам, а прерывания 0,1,2, 8 и 13 – системные и изменить их невозможно.ПРИМЕЧАН ИЕ
В большинстве современных компьютеров используется так называемый расширенный контроллер прерываний (APIC), который разрабатывался для многопроцессорных систем. APIC ускоряет обработку прерываний и увеличивает их количество до 24.
Технология Plug and Play
В старых компьютерах ресурсы для некоторых плат расширения настраивались вручную, при этом нередко возникали конфликты, особенно после установки новой платы расширения. Решить проблему распределения ресурсов позволила
Чтобы воспользоваться всеми преимуществами Plug and Play, необходима поддержка этой технологии со стороны BIOS, операционной системы и подключаемого устройства. На сегодняшний день она полностью применяется как в аппаратном, так и программном обеспечении, а устройства без ее поддержки уже редкость.
2. Устройство и работа BIOS Программа BOIS Setup
В этом раздела мы ближе познакомимся с назначением BIOS и с программой настройки BIOS, которая может называться BIOS Setup Utility, CMOS Setup Utility или иначе. Часто используются сокращенные названия этой программы, например BIOS Setup или просто Setup. Иногда программу настройки называют просто «BIOS», но это не совсем корректно, поскольку BIOS Setup – это всего лишь один из компонентов BIOS. Далее в этой книге будет применяться термин BIOS Setup.
Назначение и функции BIOS
BIOS записывается в микросхему постоянной памяти, которая расположена на системной плате. Изначально основным назначением BIOS было обслуживание устройств ввода/вывода (клавиатуры, экрана и дисковых накопителей), поэтому ее и назвали «базовая система ввода/вывода». В современных компьютерах BIOS выполняет несколько функций.
■ Запуск компьютера и процедура самотестирования (Power-On Self Test – POST). Программа, расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает его и готовит к работе. Если обнаруживается неисправность оборудования, процедура POST останавливается с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала.
■ Настройка параметров системы с помощью программы BIOS Setup. Во время процедуры POST оборудование определяется в соответствии с параметрами BIOS, хранящимися в специальной CMOS-памяти. Изменяя эти параметры, пользователи могут настраивать работу отдельных устройств и системы в целом по своему усмотрению. Редактируются они в специальной программе, которую также называют BIOS Setup или CMOS Setup. Настройке системы с помощью программы BIOS Setup будет посвящена большая часть этой книги.
■ Поддержка функций ввода/вывода с помощью программных прерываний BIOS. В составе системной BIOS есть встроенные функции для работы с клавиатурой, видеоадаптером, дисководами, жесткими дисками, портами ввода/вывода и др. Эти функции широко используются в операционных системах, подобных MS-DOS, и практически не применяются в современных версиях Windows.
Микросхемы BIOS и их расположение
В первых персональных компьютерах код BIOS записывался в микросхему постоянной памяти ПЗУ, или ROM (Read-Only Memory), которая создавалась на заводе. Во всех современных компьютерах BIOS хранится в микросхеме на основе flash-памяти (Flash Memory), которая является одной из разновидностей памяти EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory). Такая микросхема может быть перезаписана с помощью специальных программ прямо на компьютере. Запись новой версии BIOS обычно называется «перепрошивкой». Эта операция может понадобиться, чтобы добавить в код BIOS новые функции, исправить ошибки или заменить поврежденные версии.
В большинстве случаев flash-память устанавливается на панель системной платы (рис. 2.1), что позволяет при необходимости микросхему заменить, но в некоторых случаях она распаяна прямо на «материнке».
В старых компьютерах встречались микросхемы BIOS различных типов и форм, но чаще они помещались в прямоугольный корпус DIP32 (см. рис. 2.1,
Рис. 2.1. Примеры установки микросхемы BIOS на панель системной платы
BIOS использует параметры конфигурации, которые хранятся в специальной CMOS-памяти. Свое название она получила по технологии изготовления чипов, где применялся комплементарный металлооксидный полупроводник (Complementary Metal Oxide Semiconductor). CMOS-память питается от специальной батарейки на системной плате, которая также используется для питания часов реального времени. Процедура POST
Первое устройство, которое запускается после нажатия кнопки включения компьютера, – блок питания. Если все питающие напряжения окажутся в норме, вступает в работу центральный процессор, который считывает содержимое микросхемы BIOS и начинает выполнять записанную в ней процедуру самотестирования, или POST.
POST решает несколько основных задач.
1. Инициализирует и настраивает основные системные компоненты: процессор, чипсет, оперативную память и видеоадаптер.
2. Проверяет контрольную сумму CMOS и состояние батарейки. Если контрольная сумма CMOS ошибочна, будут загружены значения по умолчанию.
3. Тестирует процессор и оперативную память. Результаты обычно выводятся на экран (рис. 2.2).
4. Инициализирует и настраивает периферийные устройства: клавиатуру, мышь, дисководы, жесткие диски и др. Сведения об обнаруженных накопителях обычно выводятся на экран (см. рис. 2.2).
5. Распределяет ресурсы между устройствами и выводит таблицу с обнаруженными устройствами и назначенными для них ресурсами (рис. 2.3).
6. Ищет и инициализирует устройства с собственной BIOS.
7. Вызывает загрузчик операционной системы.
После того как успешно завершилась процедура POST, запускается поиск загрузочного сектора, который может находиться на жестком диске или сменном носителе. Порядок опроса устройств устанавливается с помощью параметров BIOS First Boot Device, Second Boot Device, Third Boot Device или аналогичных, которые подробно описаны в разделе 5. Версии BIOS
Как правило, для каждой модели системной платы нужна своя версия BIOS, поскольку в ней учтены особенности используемого чипсета и периферийного оборудования. Однако производителям плат невыгодно тратить время и средства на полный цикл разработки собственных BIOS, поэтому создание BIOS обычно разделяют
