Короткі теоретичні відомості.

Інструкція до лабораторної роботи

№ 3 “ BIOS ”

з дисципліни

“ Архітектура комп’ютерів ”

Мета роботи.

1.1. Навчитись встановлювати параметри ПК за допомогою базової системи вводу/виводу.

Обладнання робочого місця.

2.1. Системний блок

2.2. Монітор

2.3. Клавіатура

2.4. Миша

2.5. Лінійка

2.6. Олівець

Короткі теоретичні відомості.

3.1. Поняття BIOS

Термін BIOS використовується для опису базової системи введення/виведення. По суті, BIOS є " проміжним шаром" між програмною і апаратною частинами системи. Більшість користувачів мають на увазі під BIOS драйвери пристроїв. Окрім системної, існує ще BIOS адаптерів, які завантажуються при запуску системи.

Отже, базова система введення/виведення — це комбінація всіх типів BIOS, а також завантажувані драйвери пристроїв. Частина BIOS, що міститься в мікросхемі на системній платі або платах адаптерів, називається firm ware. (саме через наявність цих мікросхем користувачі найчастіше відносять BIOS до апаратної частини комп'ютера).

Системна BIOS залишається незмінною для операційної системи, незалежно від апаратного забезпечення, а операційна система може працювати на самих різних комп'ютерах. Наприклад, якщо встановити Windows XP на комп'ютерах з різними процесорами, жорсткими дисками, відеоадаптерами і т. д., принцип роботи Windows XP залишиться незмінним, оскільки драйвер виконує свої базові функції незалежно від апаратних компонентів.

3.2. Апаратна і програмна частини BIOS

Як вже згадувалося, BIOS є інтерфейсом між апаратним забезпеченням і операційною системою. BIOS не схожа на стандартне програмне забезпечення, оскільки знаходиться в мікросхемах, встановлених на системній платі або платах адаптерів.

BIOS в ПК звичайно можна знайти в наступних компонентах системи:

■ ПЗП системної плати;

■ ПЗП плати адаптера (наприклад, відеоадаптера);

■ дані на диску, завантажувані в ОЗУ (драйвери пристроїв).

Системна BIOS містить драйвери основних компонентів (клавіатури, дисковода, жорсткого диска, послідовного і паралельних портів і т. д.), необхідні для початкового запуску комп'ютера. У міру появи нових пристроїв (відеоадаптерів, накопичувачів CD-ROM, жорстких дисків з інтерфейсом SCSI і т. д.) їх процедури ініціалізації не додавалися в системну BIOS. Гостра необхідність в таких пристроях при запуску комп'ютера відсутня, тому потрібні драйвери завантажуються з диска під час запуску операційної системи. Це відноситься до звукових адаптерів, сканерів, принтерів, пристроїв PC Card (PCMCIA) і т.д.

В той же час існує цілий ряд драйверів, які повинні бути активізовані під час початкового завантаження. Наприклад, чи можна завантажитися з жорсткого диска, якщо драйвери, потрібні для виконання цієї операції, повинні бути завантажені безпосередньо з цього диска? Очевидно, що необхідні драйвери повинні бути заздалегідь завантажені в ПЗП (read-only memory — ROM) системної плати або плати адаптера.

Проте деякі пристрої необхідні при запуску комп'ютера. Наприклад, для відображення інформації на екрані монітора потрібно активізувати відеоадаптер, але його підтримка не вбудована в системну BIOS. Крім того, зараз існує величезна кількість відеоадаптерів, і всі їх драйвери неможливо помістити в системну BIOS. У таких випадках необхідні драйвери поміщаються в мікросхему BIOS на платі цього пристрою. А системна BIOS при завантаженні шукає BIOS відеоадаптера і завантажує її до запуску операційної системи.

Таке розташування BIOS запобігає необхідності постійної модернізації системної BIOS при появі нових моделей пристроїв, особливо використовуваних при початковому завантаженні комп'ютера. Власна BIOS, як правило, встановлюється на таких платах:

■ відеоадаптери — завжди мають власну мікросхему BIOS;

■ SCSI-адаптери — зверніть увагу, що ця BIOS не підтримує всі SCSI-пристрої, тобто з диска необхідно завантажувати додаткові драйвери для CD-ROM, сканерів, пристроїв Zip і інших з інтерфейсом SCSI; більшість нових SCSI-адаптерів підтримують завантаження з накопичувача SCSI CD-ROM, проте при завантаженні з іншого диска або пристрою все одно знадобляться драйвери CD-ROM;

■ мережеві адаптери — плата, що підтримує завантаження безпосередньо з серверу; мають так званий завантажувальний ПЗП або модуль IPL Initial program load — первинне завантаження системи), які необхідні для початкової ініціалізації пристрою або нормального функціонування в бездискових робочих станціях або терміналах;

■ плати оновлення IDE або дисковода — для підтримки функції завантажувального пристрою при запуску системи;

3.3. Системна BIOS

У всіх системних платах є мікросхема, в якій записано програмне забезпечення, зване BIOS або ROM BIOS. Ця мікросхема містить стартові програми і драйвери, необхідні для запуску системи і функціонування основного апаратного забезпечення. У ній також міститься процедура POST (самотестування при включенні живлення) і дані системної конфігурації. Всі ці параметри записані в CMOS-пам’ять, яка живиться від батареї, встановленої на системній платі. Цю CMOS-пам’ять часто називають NVRAM (Non-Volatile RAM).

Таким чином, BIOS є комплектом програм, що зберігаються в одній або декількох мікросхемах. Ці програми виконуються при запуску комп'ютера до завантаження операційної системи. BIOS в більшості PC-сумісних комп'ютерів виконує чотири основні функції:

■ POST — процедура самотестування при включенні живлення процесора, пам'яті, набору мікросхем системної логіки, відеоадаптера, контроллерів диска, дисковода, клавіатури і інших життєво важливих компонентів системи.

■ Програма установки параметрів BIOS (Setup BIOS) — конфігурація параметрів системи. Ця програма запускається при натисненні певної клавіші (або комбінації клавіш) під час виконання процедури POST. У старих комп’ютерах на базі процесорів 286 і 386 для запуску цієї програми необхідна спеціальна дискета.

■ Завантажувач операційної системи — підпрограма, що виконує пошук діючого основного завантажувального сектора на дискових пристроях. При виявленні сектора, що відповідає певному мінімальному критерію (його сигнатура повинна закінчуватися байтами 55AAh), виконується код початкового завантаження. Ця програма завантажує завантажувальний сектор операційної системи, який, у свою чергу, завантажує файли ядра операційної системи.

■ BIOS — набір драйверів, призначених для взаємодії операційної системи і апаратного забезпечення при завантаженні системи. При запуску DOS або Windows в режимі захисту від збоїв використовуються драйвери пристроїв тільки з BIOS.

3.4. Пам'ять EEPROM, або Flash ROM

Це новіший тип пам'яті ROM — електронно програмована постійна пам'ять. Дані мікросхеми також називаються Flash ROM, і їх можна перепрограмувати, не знімаючи з плати, на яку вони встановлені, без спеціального обладнання. Використовуючи Flash ROM, можна стирати і перепрограмувати ROM безпосередньо на системній платі, не видаляючи мікросхему з системи і навіть не відкриваючи системного блоку! Для перепрограмування не потрібний пристрій стирання ультрафіолетовим опроміненням або яке-небудь інший програмуючий пристрій.

Рис.1 Зовнішній вигляд пам’яті ЕЕRPROM

Flash ROM можна упізнати по номеру 28xxxx або 29xxxx і відсутності вікна в мікросхемі. За наявності Flash ROM на системній платі можна легко модернізувати ROM, не замінюючи мікросхеми. В більшості випадків досить завантажити модифіковану програму, отриману з Web-сервера виробника системної плати, а потім запустити програму модифікації.

Рекомендується періодично відвідувати Web-сервер виробника системної плати, щоб стежити за модифікаціями базової системи введення/виведення для вашого комп'ютера. Модифікована базова система введення/виведення може усувати знайдені помилки або забезпечувати підтримку нових пристроїв, яких спочатку не було у вашій системі.

3.5. Виробники ROM BIOS

Практично всі сучасні виробники BIOS надають її код виробникам системних плат і готових комп'ютерів.

На розробці PC-сумісних програм ROM BIOS спеціалізуються такі компанії, як American Megatrends, Inc. (AMI), Award Software і Phoenix Software. Виготівники системних плат отримують від них ліцензії на установку ROM BIOS, після чого можуть працювати над апаратною частиною, не займаючись програмним забезпеченням. Для того, щоб встановити на плату мікросхему пам'яті ROM із записаною програмою BIOS, розробникові доводиться вирішувати безліч завдань, пов'язаних з пристроями комп'ютера. Добитися сумісності ROM BIOS і системної плати - завдання непросте. Універсальних мікросхем ROM BIOS не існує. AMI, Award, Microid Research і Phoenix поставляють різним виробниками варіанти BIOS, виконані для конкретних комп'ютерів.

3.6. BIOS OEM-виробників

Багато OEM-виробників (Original Equipment Manufacturers) створюють власні мікросхеми пам'яті ROM. Наприклад, Compaq і AT& T розробили свої варіанти BIOS, сумісні з BIOS компаній AMI, Phoenix і Award, і періодично випускають модернізовані версії BIOS, в яких усунені недоліки попередніх версій і додані нові можливості.

Деякі OEM-виробники не займаються розробкою BIOS, а замовляють її в незалежних компаніях. Наприклад, для комп'ютерів Hewlett-Packard необхідна спеціальна, унікальна базова система введення/виведення. Але Hewlett-Packard не займається розробкою подібних систем; вона уклала контракт з Phoenix — відомим розробником базових систем введення/виведення. Таким чином, в комп'ютері Vectra РС| компанії Hewlett-Packard використовується BIOS фірми Phoenix.

3.7. Оновлення BIOS

Оновлення ROM BIOS може поліпшити характеристики системи. Проте іноді процедура оновлення BIOS може бути складною, в усякому разі значно складніше за підключення мікросхем ROM.

ROM BIOS — програма, що підвищує " інтелектуальний рівень" компонентів комп'ютера. Оновлення базової системи введення/виведення часто може підвищити ефективність комп'ютера і розширити його можливості.

Саме завдяки базовій системі введення/виведення різні операційні системи можуть функціонувати на будь-якому комп'ютері, незважаючи на відмінність апаратних засобів. Оскільки базова система введення/виведення керує апаратними засобами, саме вона повинна враховувати їх особливості. Замість того щоб створювати власні BIOS, багато виробників комп'ютерів купують базову систему введення-виведення у таких компаній, як American Megatrends, Inc. (AMI), Award Software (тепер підрозділ Phoenix), Microid Research і Phoenix Technologies Ltd. Переважно BIOS постійно зберігається на мікросхемах ROM на системній платі і є специфічною для конкретної моделі системної плати. Іншими словами, нову версію базової системи введення/виведення необхідно отримати у виробника системної плати.

У старих системах часто потрібно спочатку розширити можливості базової системи введення/виведення, щоб скористатися перевагою оновлення. Наприклад, щоб встановити деякі диски IDE, в старих комп'ютерах часто потрібно заздалегідь відновити BIOS. Наприклад, деякі комп'ютери все ще продаються із старими базовими системами введення/виведення, які не підтримують жорстких дисків об'ємом більше 8, 4 Гбайт.

Оновлення ROM BIOS може знадобитися в наступних випадках:

■ для забезпечення підтримки жорстких дисків об'ємом більше 8, 4 Гбайт;

■ при додаванні жорстких дисків стандарту Ultra-DMA/33, Ultra-DMA/66 або UDMA/100IDE;

■ при додаванні завантажувальних накопичувачів CD-ROM (специфікація El Torito);

■ при додаванні або покращенні підтримки Plug and Play;

■ при виправленні помилок, пов'язаних із зміною системної дати в 2000 році і з високосними роками;

■ при виправленні відомих помилок або проблем сумісності з деякими апаратними засобами і програмним забезпеченням;

■ при заміні процесора;

■ при додаванні підтримки для системи управління режимом електроживлення (Advanced System Configuration and Power Interface — ACPI).

Якщо ж використовуються сучасні операційні системи, що задовольняють специфікації Plug and Play (Windows 9x/Me/2000/XP), при установці нового обладнання часто не потрібно оновлювати BIOS. Досить знайти відповідний драйвер, і пристрій нормально функціонуватиме.

3.8. Визначення версії BIOS

Для заміни або оновлення BIOS необхідна наступна інформація:

■ модель системної плати;

■ поточна версія BIOS;

■ тип процесора (наприклад, Pentium MMX, AMD K6, Cyrix/IBM 6x86MX, Pentium II, Pentium III, AMD Athlon і т. д.).

Ідентифікувати базову систему введення/виведення можна за повідомленнями, що з'являються на екрані при включенні системи. Правда, на екрані версія базової системи введення/виведення відображається лише кілька секунд. Часто її можна знайти також серед параметрів CMOS. Крім того, ідентифікаційний номер BIOS часто вказується на екранах програми BIOS Setup. Для отримання подібної інформації, а також для визначення параметрів наборів мікросхем і мікросхеми Super I/O, вбудованих в системну плату, може бути використана програма BIOS Agent.

Як правило, інформація про версію BIOS виводиться на екран монітора відразу ж при включенні комп'ютера. Ці відомості відображаються на екрані протягом декількох секунд, тому при тривалому прогріванні монітора необхідні дані можуть бути пропущені. Щоб вийти з цього положення, можна включити монітор за кілька секунд до завантаження системи. При виведенні на екран необхідних даних потрібно зупинити процес завантаження системи, натиснувши клавішу < Pause>.

3.9. Заміна мікросхеми ROM BIOS

В принципі відновити BIOS можна за допомогою програмних засобів. Якщо ж все-таки необхідно саме замінити мікросхему ROM BIOS, виконаєте низку дій:

1. Збережіть всі параметри CMOS-пам'яті.

2. Вимкніть живлення і від'єднаєте кабель живлення.

3. Зніміть кришку корпусу.

4. Витягніть всі компоненти, які перешкоджають вільному доступу до мікросхеми ROM BIOS. Не забудьте одягнути антистатичний браслет! Якщо його немає, то перед виконанням описаних дій доторкніться рукою до шасі системи.

5. Використовуючи інструмент для витягання мікросхем або викрутку, витягніть мікросхему ROM BIOS з гнізда на системній платі.

6. Встановіть нову мікросхему ROM BIOS в гніздо системної плати.

7. Встановіть всі витягнуті раніше компоненти на місце.

8. Встановіть кришку корпусу, підключіть кабель живлення і увімкніть комп'ютер.

9. Введіть всі раніше збережені параметри BIOS.

10. Перезавантажите комп'ютер.