ЗМІСТ


1. Складові частини BIOS 3
2. Архітектура BIOS 6
2.1. Розширення BIOS 6
2.2. Вектори переривань BIOS 7
2.3. Області даних BIOS 9
3. Настройка BIOS 12
3.1. Тест початкового включення POST 14
3.2. Конфігурація комп'ютера – BIOS Setup 21
Література 38

 
1. СКЛАДОВІ ЧАСТИНИ BIOS
BIOS – Базова система введення-виведення називається так тому, що включає обширний набір програм введення-виведення, завдяки яким операційна система і прикладні програми можуть взаємодіяти з різними пристроями як самого комп'ютера, так і підключеними до нього. Взагалі кажучи, система BIOS займає особливе місце. З одного боку, її можна розглядати як складову частину апаратних засобів, з другого боку, вона є як би одним з програмних модулів операційної системи. Сам термін BIOS, мабуть, запозичений з операційної системи CP/M, в якій модуль з подібною назвою був реалізований програмно і виконував приблизно подібні дії.
Більшість сучасних відеоадаптерів, а також контроллери накопичувачів мають власну систему BIOS, яка звичайно доповнює системну. В багатьох випадках програми, що входять у конкретну BIOS, замінюють відповідні програмні модулі основної BIOS. Виклик програм BIOS, як правило, здійснюється через програмні чи апаратні переривання.
Система BIOS крім програм взаємодії з апаратними засобами на фізичному рівні містить програму тестування при включенні живлення комп'ютера POST (Power-On-Self-Test, самотестування при включенні живлення комп'ютера). Тестуються основні компоненти, такі як процесор, пам'ять, допоміжні мікросхеми, приводи дисків, клавіатуру і відеопідсистему. 
Система BIOS реалізована у вигляді однієї мікросхеми, встановленої на материнській платі комп'ютера. 
Оскільки вміст BIOS фірми IBM був захищений авторським правом, тобто його не можна піддавати копіюванню, то більшість інших виробників комп'ютерів була змушена використовувати мікросхеми BIOS незалежних фірм, системи BIOS яких, зрозуміло, були практично повністю сумісні з оригіналом. Найвідоміші з цих фірм три: American Megatrends Inc. (AMI), Award Software і Phoenix Technologies. Конкретні версії BIOS нерозривно пов'язані з набором мікросхем (chipset), що використовується на системній платі. До речі, компанія Phoenix Technologies вважається піонером у виробництві ліцензійно-чистих BIOS. Саме в них вперше були реалізовані такі функції, як задавання типу жорсткого диска, підтримка приводу флоппі-дисків місткістю 1,44 Мбайта і т.д. Більше того, вважається, що процедура POST цих BIOS має наймогутнішу діагностику. Справедливості ради треба відзначити, що BIOS компанії AMI найбільш поширені. За деякими даними, AMI займає близько 60% цього сегменту ринку. Крім того, з програми Setup AMI BIOS можна викликати декілька утиліт для тестування основних компонентів системи і роботи з накопичувачами. Проте при їх використанні особливу увагу слід звернути на тип інтерфейсу, який використовує привід накопичувача.
Система BIOS у комп'ютерах нерозривно пов'язана з SMOS RAM. Під цим розуміється "незмінна" пам'ять, в якій зберігається інформація про поточні показники годинника, значення часу для будильника, конфігурації комп'ютера: кількості пам'яті, типах накопичувачів і т.д. Саме цієї інформації потребують програмні модулі системи BIOS. Своєю назвою SMOS RAM зобов'язана тому, що ця пам'ять виконана на основі КМОП-струкгур (CMOS-Complementary Metal Oxide Semiconductor), які, як відомо, відрізняються малим енергоспоживанням. CMOS-пам'ять енергонезалежна тільки постільки, оскільки постійно підживляється, наприклад, від акумулятора, розташованого на системній платі, або батареї гальванічних елементів, як правило, змонтованої на корпусі системного блоку. Більшість системних плат допускає живлення CMOS RAM як від вбудованого, так і від зовнішнього джерела.
В разі пошкодження мікросхеми CMOS RAM (або розряді батареї чи акумулятора) програма Setup має нагоду скористатися інформацією за умовчанням (BIOS Setup Default Values), яка зберігається в таблиці відповідної мікросхеми BIOS. До речі, на деяких материнських платах живлення мікросхеми CMOS RAM може здійснюватися як від внутрішнього, так і від зовнішнього джерела. Вибір визначається установкою відповідної перемички.
Програма Setup підтримує установку декількох режимів енергозбереження, наприклад, Doze (дрімаючий), Standby (очікування, або резервний) і Suspend (припинення роботи). Дані режими перераховані в порядку зростання економії електроенергії. Система може переходити в конкретний режим роботи після закінчення певного часу, вказаного в Setup. Крім того, BIOS звичайно підтримує і специфікацію АРМ (Advanced Power Management). Як відомо, вперше її запропонували фірми Microsoft і Intel. В їх сумісному документі містилися основні принципи розробки технології управління споживаною портативним комп'ютером потужністю.
Задавання повної конфігурації комп'ютера здійснюється не тільки установками з програми Setup, але й замиканням (або розмиканням) відповідних перемичок на системній платі. Призначення кожної з них вказано у відповідній документації.
 
2. АРХІТЕКТУРА BIOS
BIOS – базова система введення-виведення, що зберігається в ПЗП, призначена для ізоляції операційної системи і прикладних програм від специфічних особливостей конкретної апаратури. BIOS містить програмну підтримку стандартних ресурсів PC і забезпечує конфігурацію апаратних засобів, їх діагностику і виклик завантажувача операційної системи. BIOS в значній мірі прив'язана до конкретної реалізації системної платі. 
Flash-BIOS зберігається у флеш-пам'яті, що дозволяє обновляти версію BIOS перезаписом її з дискети. 
Функції BIOS розділяються на наступні групи:
• Ініціалізація і початкове тестування апаратних засобів – POST (Power On Self Test).
• Настройка і конфігурація апаратних засобів і системних ресурсів – BIOS Setup.
• Завантаження операційної системи з дискових носіїв – Bootstrap Loader.
• Обслуговування апаратних переривань від системних пристроїв (таймера, клавіатури, дисків) – BIOS Hardware Interrupts.
• Відробляння базових функцій програмних звернень (сервісів) до системних пристроїв – BIOS Services.
Всі ці функції виконує системний модуль System BIOS, що зберігається в мікросхемі ПЗП або флеш-пам'яті на системній платі. Більшість сервісних функцій виконується в 16-бітному режимі, хоча деякі нові функції можуть мати і альтернативні виклики для 32-бітного виконання.
2.1. Розширення BIOS
Можливості бездискової машини обмежуються тільки функціями BIOS, але їх склад може бути розширений, для чого є спеціальні системні засоби.
Плати адаптерів, встановлених в слоти системної шини, можуть мати мікросхеми ПЗП своєї програмної підтримки – Additional BIOS (додаткові модулі BIOS). Їх використовують деякі контроллери жорстких дисків, мережні адаптери з віддаленим завантаженням та інші периферійні пристрої. Для цих модулів в просторі пам'яті зарезервована область C8000h-F4000h. POST сканує цю область з кроком 2 Кбайта у пошуках додаткових модулів BIOS на завершальному етапі виконання (після завантаження векторів переривань покажчиками на власні обробники). Додатковий модуль BIOS відеоадаптера (EGA, VGA, SVGA...) має фіксовану адресу С0000 й ініціалізується раніше (на кроці ініціалізації відеоадаптера).
Додатковий модуль BIOS повинен мати заголовок, вирівняний по межі 2-кілобайтної сторінки пам'яті, тобто біт адреси, що має нульове значення, А[10:0]. Формат заголовка наступний:
• Байт-0=55h, байт-1=ААh – ознака початку модуля.
• Байт-2 – довжина в блоках по 512 байт.
• Байт-3 – точка входу процедури ініціалізації, що закінчується дальнім поверненням (Ret Far).
Коректним вважається модуль, що починається з ознаки 55AAh і нульової суми (по модулю 256) всіх байт в оголошеній області (реальна довжина модуля може перевищувати оголошену, але байт контрольної суми, природно, повинен входити в оголошену область). У разі виявлення коректного модуля POST дальнім викликом (Call Far) викликає процедуру ініціалізації модуля, що починається з 3-ої адреси заголовка модуля. Відповідальність за її коректність повністю лягає на розробника. Процедура може перевизначати вектори переривань, обслуговуваних BIOS. Перевизначивши на себе Bootstrap (INT 19h), можна отримати управління при завантаженні, що й використовується для віддаленого завантаження комп'ютерів через локальну мережу (Remote Boot Reset). Якщо стандартне продовження процедури завантаження не потрібне, а додатковий модуль є, наприклад, управляючою програмою для якого-небудь устаткування, замість процедури ініціалізації в ПЗП може знаходитися і основна програма, що не повертає управління системної послідовності POST.
2.2. Вектори переривань BIOS
При ініціалізації таблиці переривань BIOS відповідає за коректне заповнення частини векторів, що мають відношення до апаратних засобів комп'ютера і сервісів BIOS. На частину з них можуть бути просто встановлені заглушки – вектор посилається на код обробника, що містить єдину інструкцію повернення з переривання – IRET.
BIOS ініціалізує вектори внутрішніх переривань процесора (виключень), які можуть виникнути в реальному режимі роботи (про виключення захищеного режиму в основному піклується відповідна операційна система). До внутрішніх переривань відносяться наступні (INT 70h – INT 77h – тільки для AT):
• INT 00h – ділення на 0.
• INT 01h – покроковий режим.
• INT 03h – точка зупинки.
• INT 04h – переповнювання.
• INT 06h – недопустима команда 286+.
• INT 07h – виклик відсутнього NPU. 
Апаратні переривання включають наступні (INT 70h-77h – тільки для AT):
• INT 02h – немасковане переривання. 
• INT 08h – таймер 8253/8254.
• INT 09h – клавіатура.
• INT 0Ah-0Dh – IRQ2-IRQ5.
• INT 0Eh – IRQ6 – контроллер гнучких дисків. 
• INT OFh – IRQ7.
• INT 70h – CMOS-таймер.
• INT 71h – IRQ9 (перенаправлено на INT 0Ah).
• INT 72h-74h – IRQ10-IRQ12.
• INT 75Ь – IRQ13 – виключення співпроцесора.
• INT 76h – IRQ14 – контроллер жорстких дисків.
• INT 77h – IRQ15.
Вектори переривань, що забезпечують виклики функцій BIOS (сервісів), включають наступні:
• INT 05h – друк екрану.
• INT 10h – відеосервіс.
• INT 11h – список устаткування.
• INT 12h – розмір безперервної пам'яті.
• INT 13h – дискове введення-виведення.
• INT 14h – обслуговування СОМ-портів.
• INT 15h – АТ-функції (системний сервіс).
• INT 16h – клавіатурне введення-виведення.
• INT 17h – обслуговування LPT-портів 
• INT 18h – ROM-Basic.
• INT 19h – початкове завантаження (Bootstrap).
• INT 1Ah – системний час і 16-бітні виклики сервісів PCI. 
• INT 1Bh – обробник ctrl+break.
• INT 1Ch – призначена для користувача процедура, що викликається обробником INT 08h (User Timer Interrupt).
• INT 33h – підтримка миші.
• INT 67h – EMS-функції.
Декілька векторів використовуються як покажчики на системні таблиці. До векторів-покажчиків відносяться наступні:
• INT 1Dh – відеопараметри.
• INT 1Eh – параметри дискет.
• INT 1Fh – знакогенератор CGA.
• INT 41h – параметри HDD 0.
• INT 46h – параметри HDD 1.
• INT 43h – знакогенератор EGA.
• INT 4Ah – будильник користувача. 
Як видно з наведених списків, більшість векторів BIOS накладається на область векторів 00-1Fh, зарезервовану фірмою Intel під внутрішні переривання і виключення процесорів. Хоча за часів 8086 з них використовувалася зовсім мала кількість, зарезервованою була оголошена вся вказана область. Проте творці IBM PC "влізли" в цю область, що ускладнило життя системних програмістів, які працюють з більш щедрими на виключення сучасними процесорами.

ПРОДОВЖЕННЯ В АРХІВІ!!!