🗊Презентация Биос - его структура и роль в компьютере. Автопроверка компьютера на разных стадиях его работы

Введение. В настоящее время практически каждый человек имеет свой персональный компьютер. Включая компьютер, большинство людей, видят при загрузке картинку с фирмой-производителем материнской платы, а далее «ужасающие» и непонятные надписи процедуры POST, которые вводят простых пользователей в заблуждение. Практически каждый пользователь рано или поздно сталкивается с понятием BIOS, и, зачастую, возможность поработать с ней пугает. Дело в том, что большинство пользователей, которые сталкиваются с такой необходимостью, имеют представление о BIOS как о некой «суперсистеме», которая доступна и понятна только профессионалам.

Но в тоже время, каждый пользователь независимо от уровня подготовки или даже, можно сказать, независимо от желания вникать в тонкости работы персонального компьютера должен владеть хотя бы элементарными навыками работы с настройками BIOS. Процедура POST также является пугающей для «смертного» пользователя, который даже не представляет сколько важной информации проходит перед его глазами на экране. Сравнить эту процедуру можно с обследованием у врача. Пациент (в нашем случае это компьютер) рассказывает о своем состоянии врачу (т.е. пользователю компьютера). И если компьютер не загружается, то пользователь легко может определить «недуг» по процедуре POST и исправить его. Далее мы подробно разберем структуру и роль в компьютере BIOS и автопроверку компьютера на разных стадиях его работы(процедура POST).

BIOS(основные понятия) BIOS(Basic Input/Output System) ― базовая система ввода/вывода, включает в себя обширный набор программ, благодаря которым операционная система и программы запущенные под управлением операционной системы могут взаимодействовать с устройствами подключенными к компьютеру, а также со всеми внутренними компонентами. Также предназначена для запуска компьютера , настройки оборудования и обеспечения функций ввода/вывода. BIOS занимает особое место в архитектуре компьютера. С одной стороны ее можно рассматривать как составную аппаратных средств компьютера , с другой стороны она является частью программного модуля операционной системы.

Термин «BIOS», по всей видимости, был заимствован из операционной системы CP/M, в котором модуль с подобным названием реализован программно и выполняет примерно такие же функции. BIOS храниться в энергонезависимой памяти компьютера и начинает работать сразу же после включения или перезагрузки системы. BIOS отвечает за инициализацию всей системы. Программное обеспечение, встроенное в устройство, можно разделить на категории. При включении электропитания последовательно один за другим выполняется несколько уровней подпрограмм. Каждый из этих уровней в некоторой степени обособлен, что позволяет достичь определенной независимости и в результате стабильности в работе всей системы в целом.

NVRAM (Non Voltage) - энергонезависимая память. ROM (Read Only Memory) - постоянное запоминающее устройство(ПЗУ). PROM (Programmable ROM) ― программируемое ПЗУ, это микросхема постоянной памяти, запись которой осуществляется пользователем. EPROM ( Erasable PROM) ― стираемое ПЗУ, преимущественно данные стираются при помощи ультрафиолетового излучения от кварцевой лампы, которое проникает к чипу памяти через прозрачное окно на поверхности микросхемы. PnP BIOS (Plug and Play BIOS) ― BIOS со встроенной поддержкой Plug and Play. RTC (Real Time Clock) ― часы реального времени, которые используются как для синхронизации ряда процессов, происходящих при работе компьютера, так и для пользовательских целей.

Физическая структура BIOS Физически BIOS ― это набор микросхем постоянной памяти(ROM, Read Only Memory ― Только для чтения), расположенных на материнской плате. Поэтому микросхему иногда называют ROM BIOS. По началу BIOS записывался в обычные микросхемы ПЗУ(Постоянное Запоминающее Устройство) путем пережигания перемычек. Затем появились микросхемы с ультрафиолетовым стиранием, позволяющие производить многократную перезапись информации. Но они имели недостаток: для перезаписи было необходимо наличие специального устройства ― программатора. Появившаяся технология Flash-памяти позволяет перезаписывать содержимое микросхемы при наличии фактически только одного программного обеспечения (информация в BIOS на основе Flash-памяти может быть в любой момент изменена с помощью специальной программы). В последнее время производители всех материнских плат устанавливают на системной плате микросхемы Flash BIOS. Благодаря этому упростился процесс обновления версии BIOS.

Для сохранения информации после выключения питания в микросхеме CMOS-памяти используется никель-кадмиевый аккумулятор , который располагается в непосредственной близости от микросхемы CMOS. Во время работы компьютера он постоянно заряжается. Срок работы такого аккумулятора обычно составляет 10 лет. Для сохранения информации после выключения питания в микросхеме CMOS-памяти используется никель-кадмиевый аккумулятор , который располагается в непосредственной близости от микросхемы CMOS. Во время работы компьютера он постоянно заряжается. Срок работы такого аккумулятора обычно составляет 10 лет.

Процедура POST При включении компьютера BIOS производит инициализацию всей системы, иначе этот процесс обычно называют тестированием при включении или POST. POST (Power-On Self-Test)― самотестирование после включения. Проверка аппаратного обеспечения компьютера, выполняемая при его включении. Выполняется программами, входящими в BIOS материнской платы. Процедура POST представляет собой единую 16-разрядную процедуру, исполняемую в реальном времени и в небольшой области памяти. Поэтому операционные системы не используют процедуры, содержащиеся в BIOS , а работают при помощи своих 32-разрядных модулей.

6) Тестирование процессора и оперативной памяти. Результаты обычно выводяться на экран. 6) Тестирование процессора и оперативной памяти. Результаты обычно выводяться на экран. 7)Подключение клавиатуры, тестирование портов ввода/вывода и других устройств. 8)Инициализация дисковых накопителей. Сведения об обнаруженных устройствах выводятся на экран. 9)Распределение ресурсов между устройствами и вывод таблицы с обнаруженными устройствами и назначенными для них ресурсами. 10)Поиск и инициализация устройств, имеющих собственную BIOS. 11)Вызов программного прерывания BIOS INT 19h, который ищет загрузочный сектор на устройствах, указанных в списке загрузки.

Итоговая таблица процедуры POST

Техническое введение. Прежде чем говорить о тех или иных опциях BIOS Setup стоит рассмотреть, как работает персональный компьютер, из каких аппаратных компонентов он состоит, как происходит их взаимодействие.

а)Функциональная схема ПК Наглядное представление об устройстве компьютера и взаимодействии отдельных компонентов проще всего получить, глядя на блок-схему. На протяжении многих лет использовался классический вариант взаимодействия, показанный на рисунке. Так, в частности, функционируют имеющиеся до сих пор у многих пользователей компьютеры на основе процессоров Pentium 4 Socket 478, Athlon XP и им подобных. Единственное, шина ISA ― атрибут достаточно старых моделей.

б)Процессор,кэш-память,системная шина Главным компонентом компьютера, безусловно, является центральный процессор. Он управляет работой всех частей компьютера, производит все вычисления, определяет общее быстродействие. Как правило, это самый высокоскоростной компонент ― частота работы современных моделей зачастую превосходит 3 ГГц. Впрочем, быстродействие процессора зависит не столько от частоты, на которой он работает, сколько от его архитектуры. В классическом варианте «общение» с остальными устройствами процессор осуществляет посредством системной шины. К сожалению, все остальные компоненты способны вести обмен данными со скоростями, заметно меньшими, чем допускает вычислительная мощность процессора, это и обуславливает намного более низкую частоту системной шины..

Чтобы избежать непродуктивных задержек, в процессоре имеется высокоскоростная кэш-память. Она содержит наиболее часто использовавшиеся за последнее время данные и инструкции, а также информацию, которая может потребоваться в ближайшее время. В результате обращение к находящимся в кэше данным и инструкциям практически не вызывает дополнительных тактов ожидания. И только если необходимая информация отсутствует, она запрашиваются из оперативной памяти или от других устройств. Современные процессоры AMD (начиная с Athlon 64), новое семейство процессоров Intel (Core i7), функционируют несколько иначе ― «общение» с оперативной памятью происходит напрямую, минуя системную шину. Это позволяет существенно сократить задержки при получении и записи данных и инструкций, но, все равно, без кэш-памяти не обойтись

Поскольку связка процессор ― кэш-память ― системная шина во многом определяет быстродействие компьютера, при конфигурировании BIOS Setup(данное понятие будет рассмотрено в следующем пункте) необходимо обратить особое внимание на те опции, которые позволяют настроить частоту системной шины процессора и выбрать режимы функционирования кэш-памяти. Часто можно указать и коэффициент умножения процессора (отношение частоты функционирования процессора к частоте системной шины), но полезность этой опции зависит от модели процессора ― у большинства процессоров коэффициент умножения заблокирован, либо допускается только уменьшение значения

в)Чипсет Важную роль в работе компьютера играет набор системных микросхем материнской платы (иначе ― чипсет). Это своего рода интеллектуальная «прокладка» между всеми компонентами. В большинстве случаев чипсет состоит из двух основных микросхем: системного контроллера (часто называемого северным мостом) и функционального контроллера (называемого южным мостом). Естественно, этими двумя микросхемами дело не ограничивается, и в чипсет входит еще множество более мелких составляющих. Просто две эти микросхемы ― основа чипсета. Иногда, ради снижения стоимости, системный и функциональный контроллеры объединяют в одну микросхему. Intel использует свои обозначения. Так, системный контроллер в терминологии этой компании называется MCH (Memory Controller Hub) или, для решений с интегрированным графическим ядром, GMCH (Graphics and Memory Controller Hub). А функциональный контроллер носит имя ICH (I/O Controller Hub).

Это позволяет существенно увеличить быстродействие в играх, разделив обработку трехмерных сцен между имеющимися графическими процессорами. Чтобы организовать подключение двух и более видеокарт задействуются либо полноценные шины PCI Express 16x, либо одна или две шины PCI Express 16x делятся между всеми видеокартами, к каждой из которых в режиме CrossFire или SLI подводится по 8 линий. Возможны и более экзотические реализации: скажем, при наличии двух видеокарт, первая всегда задействует 16 линий шины, а для второй выделяется 8 линий. Функциональный контроллер соединяется с системным посредством внутренней высокоскоростной шины.

г)Оперативная память В оперативной памяти хранятся все данные и инструкции, с которыми в данный момент работает процессор. Оперативная память работает весьма и весьма быстро (конечно медленнее кэш-памяти, но зато быстрее всех остальных устройств) и в значительной степени определяет общее быстродействие компьютера. Сначала следует дать представление о принципах работы оперативной памяти. Увы, без этих сведений правильно сконфигурировать соответствующие опции вряд ли удастся. Модули памяти организованы в виде матрицы, состоящей из отдельных ячеек памяти. С внешним миром модуль «общается» посредством трех шин ― адресной (используется для передачи адреса ячейки, к которой производится обращение), данных (позволяет считать/записать выбранные данные) и командной («объясняет» модулю, что именно находится на первых двух шинах в данный момент).

5. Получив сигнал CAS, а с ним и номер ячейки, модуль памяти передает содержимое указанной ячейки из буферного усилителя на шину данных. На это, естественно, требуется время, называемое CAS Latency или tCL. Если вместо чтения данных необходимо осуществить их запись, на командной шине устанавливается активный сигнал WE (Write Enable — разрешение записи). Тогда на данном этапе модуль памяти записывает значения с шины данных в указанную ячейку буферного усилителя.

8. По окончанию всех предыдущих операций модуль памяти готов к следующему циклу чтения/записи. Минимальное время, в течение которого активен сигнал RAS, т.е. минимальное время активности строки данных обозначается как Row Active Time или tRAS. Чтобы «понять», какая команда поступила в данный момент, модулю требуется некоторый временной интервал. Минимальное время декодирования команды обозначается как Command Rate или tCR.

Стандартные настройки BIOS. Программа , позволяющая пользователю персонального компьютера получить доступ к его низкоуровневым настройкам, называется CMOS Setup Utility (утилита для изменения содержимого CMOS памяти). Часто можно встретить название BIOS Setup. Запуск программы CMOS Setup Utility возможен исключительно в момент запуска компьютера после его включения или перезагрузки. Сделано это из практических соображений, ведь настройка компонентов материнской платы требует от пользователя определенного уровня подготовки. Такой подход позволяет хотя бы уменьшить вероятность случайного запуска программы настройки BIOS. Полностью обезопасить никоуровневые настройки компьютера от «шаловливых» рук довольно сложно, да и необходимости большой нет, ведь нужно же на что-то жить сервисным центрам. Все параметры BIOS, доступные пользователю, распределены в нескольких разделах, каждый из которых содержит ряд однотипных функций, позволяющих повлиять на работу того или иного узла персонального компьютера.

Разделы: - Standart CMOS Features Так называемые стандартные настройки компьютера. Параметры этого раздела позволяют задать базовую системную информацию для некоторых аппаратных средств (жесткие диски, дисководы), а также устанавливать системную дату и время. Здесь же находиться информационное окно, отображающее количество установленной в компьютере памяти.

-Hard Disk Utility Из названия понятно, что раздел содержит программы для работы с жесткими дисками. Как правило, это программы для низкоуровневого форматирования дисков, не относящихся к интерфейсу SCSI. В современных BIOS этот пункт переименован в HDD Low Format. Он используется, когда другие средства восстановления работоспособности не дают эффекта. После появления жестких дисков больше 10 Гбайт этот пункт перестали включать в состав BIOS не только из-за того, что все диски форматируются на заводе, но и из-за огромного количества времени, требующегося для форматирования на низком уровне больших массивов.

Заключение. Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что BIOS является важной и неотъемлемой частью персонального компьютера. Каждый раз, когда пользователь включает компьютер, то он сталкивается с BIOS. Каждый «уважающий» себя пользователь должен разобраться в его работе и его настройках, потому что это в дальнейшем может очень сильно облегчить разрешение возникших проблем. Хотя с первого взгляда все настройки в CMOS Setup Utility кажутся непонятными, на самом деле они вполне логичны и правильны и дают возможность полностью управлять своим компьютером. Да, нек оторые настройки могут понадобиться только опытным пользователям (например изменение таймингов оперативной памяти), но знание о том, как изменить порядок загрузки (загрузка с жесткого диска или загрузка с дисковода) может понадобиться каждому (например при установке новой операционной системы).

С движением технического процесса сильно меняется аппаратная часть персонального компьютера. Не стоит на месте и BIOS. Появляются новые разделы, функции, в аппаратной части находятся два BIOS, один из которых может заменить основной при возникновении проблем. Каждая фирма-производитель материнских плат имеет свой собственный BIOS, в котором содержатся свои секреты и определенные наработки. Но как бы не менялись названия и кто бы не был производитель, в BIOS все равно останутся основные разделы, которые будут составлять основной его костяк.