XIII. Cистемный модуль ROM BIOS

При включении компьютера, ячейки его оперативной памяти, где располагается программное обеспечение, управляющее его функционированием, не содержат требующейся для управления информации. В то же время перед началом работы компьютера необходимо провести целый ряд операций, контролирующих исправное состояние основных узлов компьютера: регистров процессора, проверка и инициализация регистров таймера, регистров портов ввода/вывода, ряда контроллеров, тестирование основной памяти и проверка ее регенерации, загрузка векторов прерывания, и т.д. После чего необходимо загрузить в основную память саму операционную систему, которая хранится, как правило, на жестком диске (винчестере). (Точнее, загружается только ядро операционной системы, так как операционные системы, используемые в современных компьютерах, весьма велики и заняли бы большую часть оперативной памяти). Программы, осуществляющие эти операции, таким образом, должны храниться вне оперативной памяти, и должны быть готовы к немедленному исполнению, сразу же после включения компьютера. Поэтому все такого рода программы записаны в специальную отдельную, энергонезависимую, постоянную, или репрограммируемую память, носящую название ROM BIOS.

Кроме упомянутых выше процедур операций начальной стадии «оживления» компьютера, ROM BIOS содержит весьма большой набор процедур, который позволяет, как бы избавить операционную систему от деталей непосредственного управления различного рода периферийными устройствами. К этим процедурам операционная система обращается в процессе выполнения основной программы через соответствующие программные прерывания процессора.

Системный модуль ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System) физическипредставляет собой микросхему памяти, расположенную на системной плате. Емкость ее в старых компьютерах обычно составляла 64 Кбайт, однако в современных компьютерах она может достигать 2 Гбайт. Как уже упоминалось, функционирование этой памяти обеспечивает программную поддержку стандартных устройств компьютера, конфигурирование аппаратных средств и их диагностику, а также загрузку операционной системы. Название ROM прижилось исторически, поскольку первые такие системные модули реализовывались в виде постоянных запоминающих устройств, программное содержимое которых впоследствии изменено быть не могло. Однако, в целом ряде случаев, некоторые программные процедуры, содержащиеся в ROM BIOS, со временем целесообразно было заменять. Поэтому в современных компьютерах этот системный модуль реализуется на микросхемах репрограммируемой памяти EEPROM, чаще всего типа Flash-памяти, хотя название этого модуля – ROM BIOS – до сего времени так и сохранилось. При этом ROM BIOS должен соответствовать конкретной материнской плате.

Таким +

образом, системный модуль ROM BIOS выполняет следующие пять основных функций:

· При начальном подключении компьютера к источнику питания, или аппаратном сбросе при нажатии кнопки RESET, осуществляет инициализацию компьютера, то есть приведение в исходное состояние всех его элементов и узлов.

Заметим, что при включении компьютера, прежде всего, контролируется достижение до номинального значения напряжения, которое поступает от источника питания на системные блоки. Примерно через 0,1…0,5 с после этого момента источник питания посылает на системную плату сигнал PowerGood, после чего прекращается воздействие сигнала сброса RESET и процессор начинает работу в реальном режиме. Через интервал времени, равный примерно 7 периодам тактовой частоты синхронизации, он приступает к выполнению команды, находящейся в ROM BIOS по адресу FFFF:0000, где находится команда безусловной передачи управления на практически исполняемый код BIOS.

· После этого, а также при программном сбросе после нажатия клавиш Ctrl+Alt+Del, предоставляет процессору для выполнения контрольную процедуру проверки всей системы (тестирование системы). Эта процедура под названием POST (Power On Self Test) проверяет все важнейшие компоненты компьютера (регистры, память, контроллеры периферийных устройств и т.д.).

· Запускает процедуру CMOS Setup (Complementary Metal Oxide Semiconductor) для установки параметров BIOS и аппаратной конфигурации компьютера.

· Запускает процедуру начальной загрузки операционной системы (Bootstrap Loader), после успешного тестирования компонентов компьютера и завершения его конфигурации. Эта процедура вызывается по программному прерыванию Int 19h в конце теста POST.

· Предоставляет операционной системе, через систему прерываний, специализированные процедуры управления (программные драйверы) как ряда модулей, размещенных на системной (материнской) плате, так и периферийных устройств, расположенных вне системной платы.