В какой памяти сохраняются программы bios
Работа таких стандартных устройств, как клавиатура, может обслуживаться программами BIOS, но такими средствами невозможно обеспечить роботу со всеми возможными устройствами (в связи с их огромным разнообразием и наличием большого количества разных параметров). Но для своей работы программы BIOS требуют всю информацию о текущей конфигурации системы. По очевидной причине эту информацию нельзя сохранять ни в оперативной памяти, ни в постоянной. Специально для этих целей на материнской плате есть микросхема энергонезависимой памяти, которая называется CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не исчезает при отключении компьютера, а от постоянной памяти она отличается тем, что данные можно заносить туда и изменять самостоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.
Микросхема памяти CMOS постоянно питается от небольшой батарейки, расположенной на материнской плате. В этой памяти сохраняются данные про гибкие и жесткие диски, процессоры и т.д. Тот факт, что компьютер четко отслеживает дату и время, также связанн с тем, что эта информация постоянно хранится (и обновляется) в памяти CMOS. Таким образом, программы BIOS считывают данные о составе компьютерной системы из микросхемы CMOS, после чего они могут осуществлять обращение к жесткому диску и другим устройствам.
- Что такое материнская плата? Какие компоненты персонального компьютера на ней находятся?
- В чем состоит выполнение программ центральным процессором?
- Какие основные параметры процессора? Что характеризует тактовая частота и в каких единицах она измеряется?
- Что такое кэш-память? Уровни кэш-памяти?
- Для чего предназначенны шины? Какие есть типы шин?
- Какие шинные интерфейсы материнской платы вы знаете?
- Чем отличается оперативная память от постоянной памяти?
- Что такое RISC-процессоры? В чем состоит их отличие от CISC-процессоров?
- В какой памяти сохраняются программы BIOS?
- Какая информация сохраняется в энергонезависимой памяти?
- Какие вы знаете типы оперативной памяти? Какая между ними разница?
- Информатика. Базовый курс. / Под ред. С.В.Симоновича. - СПб., 2000 г.
- А.П.Микляев, Настольная книга пользователя IBM PC 3-издание М. "Солон-Р", 2000, 720 с.
- Симонович С.В., Евсеев Г.А., Мураховский В.И. Вы купили компьютер: Полное руководство для начинающих в вопросах и ответах. - М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА; Инфорком-Пресс, 2001.- 544 с.: ил. (1000 советов).
- Ковтанюк Ю.С., Соловьян С.В. Самоучитель работы на персональном компьютере - К.:Юниор, 2001.- 560с., ил.
Лекция 5 "Персональный компьютер: внешняя память"
Внешняя память - это память, реализованная в виде внешних, относительно материнской платы, устройств с разными принципами хранения информации и типами носителя, предназначенных для долговременного хранения информации. В частности, в внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Устройства внешней памяти могут размещаться как в системном блоке компьютера, так и в отдельных корпусах. Физически, внешняя память реализована в виде накопителей. Накопители - это запоминающие устройства, предназначенные для продолжительного (что не зависит от электропитания) хранения больших объемов информации. Емкость накопителей в сотни раз превышает емкость оперативной памяти или вообще неограниченная, когда речь идет о накопителях со сменными носителями.
Накопитель можно рассматривать как совокупность носителя и соответствующего привода. Различают накопители с сменными и постоянными носителями. Привод - это объединение механизма чтения-записи с соответствующими электронными схемами управления. Его конструкция определяется принципом действия и видом носителя. Носитель - это физическая среда хранения информации, по внешнему виду может быть дисковым или ленточным. По принципу запоминания различают магнитные, оптические и магнитооптичческие носители. Ленточные носители могут быть лишь магнитными, в дисковых носителях используют магнитные, магнитооптические и оптические методы записи-считывания информации.
Самыми распространенными являются накопители на магнитных дисках, которые делятся на накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) и накопители на гибких магнитных дисках (НГМД), и накопители на оптических дисках, такие как накопители CD-ROM, CD-R, CD-RW и DVD-ROM.
Накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД)
НЖМД - это основное устройство для долговременного хранения больших объемов данных и программ. Другие названия: жесткий диск, винчестер, HDD (Hard Disk Drive). Внешне, винчестер представляет собой плоскую, герметически закрытую коробку, внутри которой находятся на общей оси находятся несколько жестких алюминиевых или стеклянных пластинок круглой формы. Поверхность любого из дисков покрыта тонким ферромагнитным слоем (вещество, которое реагирует на внешнее магнитное поле), собственно на нем хранятся записанные данные. При этом запись проводится на обе поверхности каждой пластины (кроме крайних) с помощью блока специальных магнитных головок. Каждая головка находится над рабочей поверхностью диска на расстоянии 0,5-0,13 мкм. Пакет дисков вращается непрерывно и с большой частотой (4500-10000 об/мин), поэтому механический контакт головок и дисков недопустим.
Запись данных в жестком диске осуществляется следующим образом. При изменении силы тока, проходящего через головку, происходит изменение напряженности динамического магнитного поля в щели между поверхностью и головкой, что приводит к изменению стационарного магнитного поля ферромагнитных частей покрытия диска. Операция считывания происходит в обратном порядке. Намагниченные частички ферромагнитного покрытия являются причиной электродвижущей силы самоиндукции магнитной головки. Электромагнитные сигналы, которые возникают при этом, усиливаются и передаются на обработку.
Работой винчестера руководит специальное аппаратно-логическое устройство - контроллер жесткого диска. В прошлом это была отдельная дочерняя плата, которую подсоединяли через слоты к материнской плате. В современных компьютерах функции контроллера жесткого диска выполняют специальные микросхемы, расположенные в чипсете.
В накопителе может быть до десяти дисков. Их поверхность разбивается на круги, которые называются дорожками (track). Каждая дорожка имеет свой номер. Дорожки с одинаковыми номерами, расположенные одна над другой на разных дисках образуют цилиндр. Дорожки на диске разбиты на секторы (нумерация начинается с единицы). Сектор занимает 571 байт: 512 отведено для записи нужной информации, остальные под заголовок (префикс), определяющий начало и номер секции и окончание (суффикс), где записана контрольная сумма, нужная для проверки целостности хранимых данных. Секторы и дорожки образуются во время форматирования диска. Форматирование выполняет пользователь с помощью специальных программ. На неформатированный диск не может быть записана никакая информация. Жесткий диск можно разбить на логические диски. Это удобно, поскольку наличие нескольких логических дисков упрощает структуризацию данных, хранящихся на жестком диске.
Существует огромное количество разных моделей жестких дисков многих фирм, таких как Seagate, Maxtor, Quantum, Fujitsu и т.д. Для обеспечения совместимости винчестеров, разработаны стандарты на их характеристики, определяющие номенклатуру соединительных проводников, их размещение в переходных разъемах, электрические параметры сигналов. Распространенными являются стандарты интерфейсов IDE (Integrated Drive Electronics) или ATA и более продуктивные EIDE (Enhanced IDE) и SCSI (Small Computer System Interface). Характеристики интерфейсов, с помощью которых винчестеры связаны с материнской платой, в значительной степени определяют производительность современных жестких дисков.
Среди других параметров, которые влияют на быстродействие HDD следует отметить следующие:
- скорость обращения дисков - в наше время выпускаются накопители EIDE с частотой обращения 4500-7200 об/мин, и накопители SCSI - 7500-10000 об/мин;
- емкость кэш-памяти - во всех современных дисковых накопителях устанавливается кэш-буфер, ускоряющий обмен данными; чем больше его емкость, тем выше вероятность того, что в кэш-памяти будет необходимая информация, которую не надо считывать с диска (этот процесс в тысячи раз медленней); емкость кэш-буфера в разных устройствах может изменяться в границах от 64 Кбайт до 2Мбайт;
- среднее время доступа - время (в миллисекундах), на протяжении которого блок головок смещается с одного цилиндра на другой. Зависит от конструкции привода головок и составляет приблизительно 10-13 миллисекунд;
- время задержки - это время от момента позиционирования блока головок на нужный цилиндр до позицирования конкретной головки на конкретный сектор, другими словами, это время поиска нужного сектора;
- скорость обмена - определяет объемы данных, которые могут быть переданы из накопителя к микропроцессору и в обратном направлении за определенные промежутки времени; максимальное значение этого параметра равно пропускной способности дискового интерфейса и зависит от того, какой режим используется: PIO или DMA; в режиме PIO обмен данными между диском и контроллером происходит при непосредственном участии центрального процессора, чем больше номер режима PIO, тем выше скорость обмена; работа в режиме DMA (Direct Memory Access) разрешает передавать данные непосредственно в оперативную память без участия процессора; скорость передачи данных в современных жестких дисках колеблется в диапазоне 30-60 Мбайт/с.
Накопители на гибких магнитных дисках (НГМД)
НГМД или дисковод вмонтирован в системный блок. Гибкие носители для НГМД выпускают в виде дискет (другое название флоппи-диск). Собственно, носитель - это плоский диск со специальной, достаточно плотной пленкой, покрытой ферромагнитным слоем и помещенной в защитный конверт с подвижной задвижкой в верхней части. Дискеты используются, в основном, для оперативного переноса небольших объемов информации с одного компьютера на другой. Данные, записанные на дискете можно защитить от стирания или перезаписи. Для этого нужно передвинуть маленькую защитную задвижку в нижней части дискеты таким образом, чтобы образовалось открытое окошко. Для того, чтобы разрешить запись, эту задвижку следует переместить назад и закрыть окошко.
Лицевая панель дисковода выведена на переднюю панель системного блока, на ней расположены карман, закрытый шторкой, куда вставляют дискету, кнопка для вынимания дискеты и лампочка-индикатор. Дискета вставляется в дисковод верхней задвижкой вперед, ее нужно вставить в карман накопителя и плавно продвинуть вперед до щелчка. Правильное направление вставления дискеты помечено стрелкой на пластиковом корпусе. Чтобы вынуть дискету из накопителя, нужно нажать на его кнопку. Световой индикатор на дисководе показывает, что устройство занято (если лампочка горит, вынимать дискету не рекомендуется). В отличие от жесткого диска, диск в НГМД приводится во вращение только при команде чтения или записи, в другое время он находится в покое. Головка чтения-записи во время работы механически контактирует с поверхностью дискеты, что приводит к быстрому изнашиванию дискет.
Как и в случае жесткого диска, поверхность гибкого диска разбивается на дорожки, которые в свою очередь разбиваются на секторы. Секторы и дорожки получаются во время форматирования дискеты. Сейчас дискеты поставляются отформатироваными.
Основными параметрами дискеты является технологический размер (в дюймах), плотность записи и полная емкость. По размерам различают 3,5-дюймовые дискеты и 5,25-дюймовые дискеты (сейчас уже не используются). Плотность записи может быть простой SD (Single Density), двойной DD (Double Density) и высокой HD (High Density). Стандартная емкость 3,5-дюймовой дискеты - 1,44 Мбайт, возможно использование дискет емкостью 720 Кбайт. В настоящее время стандартом являются дискеты размером 3,5 дюйма, высокой плотности HD, имеющие емкость 1,44 Мбайта.
Во время пользования дискетой следует придерживаться таких правил:
Программное обеспечение BIOS хранится на чипе с энергонезависимой ПЗУ на материнской плате. . В современных компьютерных системах содержимое BIOS хранится на чипе флэш-памяти , чтобы содержимое можно было переписать , не удаляя чип с материнской платы. Это позволяет легко обновлять программное обеспечение BIOS для добавления новых функций или исправления ошибок, но может сделать компьютер уязвимым для руткитов BIOS.
Поскольку ROM означает R ead- O nly M emory, почему содержимое BIOS может быть перезаписано?
«Чип флэш-памяти» означает то же самое, что и «энергонезависимое ПЗУ», оба значения которого хранятся в BIOS?
Чтобы добавить к ответу Varaquilex, программное обеспечение BIOS хранится в электрически стираемом и программируемом ПЗУ (EEPROM), который позволяет выполнять обновление прошивки в электронном виде. Очень старые чипы BIOS были фактически чипами UV-EPROM, которые требовали стирания с воздействием ультрафиолетового излучения, прежде чем они могли быть перепрограммированы.
Изменить: . Как отмечалось в комментариях, иногда раньше использовались чипы с программируемым ПЗУ (ПРОМ), которые не могли быть перепрограммированы вообще после настройки и потребовались полная замена на (хотя это редко требовалось).
ПЗУ доступно только для чтения, поэтому почему содержимое BIOS может быть переписано?
Сама программа BIOS хранится в EEPROM (которая может быть [E] лексически [E] rasable и [P] rogrammable) или флэш-память. Таким образом, только для чтения речь идет о том, что чип является энергонезависимым. Содержимое памяти сохраняется, когда питание отключено, в отличие от энергозависимой ОЗУ. ПЗУ, являющееся EEP, помогает перезаписывать или обновлять BIOS. Тогда для таких операций вам пришлось удалить чип BIOS с платы, поместить новый (если это не PROM или EPROM), или если его СППЗУ вы должны получить его у производителя и позволить им перепрограммировать чип и снова подключите его к плате. После текущих достижений, благодаря EEPROM, вам не нужно удалять чип для выполнения таких операций, вы просто делаете компьютер выполняющим работу электрически .
«Чип флэш-памяти» означает то же самое, что и «энергонезависимое ПЗУ», оба значения которого хранятся в BIOS?
Флэш-память - это электронный энергонезависимый компьютерный носитель которые могут быть электрически стерты и перепрограммированы.
Флэш-память была разработана из EEPROM (электрически стираемая программируемое постоянное запоминающее устройство). Существует два основных типа вспышки: памяти, которые названы в честь логических логических элементов NAND и NOR. внутренние характеристики отдельных флеш-памяти характеристики, аналогичные характеристикам соответствующих ворот. В то время как EPROM должны были быть полностью стерты, прежде чем их переписать, тип NAND флэш-память может быть записана и прочитана в блоках (или страницах), которые обычно намного меньше, чем все устройство. Вспышка типа NOR позволяет одно машинное слово (байт), которое должно быть записано - в стертое место - или читать независимо друг от друга.
EEPROM и флэш-память не относятся к одной и той же вещи: они представляют собой два похожих типа памяти, поскольку один из них разработан из другого и содержит разные типы /конфигурации МОП-транзисторов. Тем не менее, это память, в которой находится программа BIOS.
Чтобы обратиться к другому заблуждению, я хочу упомянуть об этом отношении CMOS-BIOS:
Настройки BIOS хранятся в микросхеме CMOS (которая поддерживается при помощи аккумулятора на материнской плате). Вот почему BIOS сбрасывается, когда вы извлекаете аккумулятор и снова присоединяете его. Эта же программа запускается, но настройки по умолчанию. См. этот ответ для детального просмотра воспоминаний, используемых во время процесса загрузки.
Edit
Чтобы расширить тему CMOS-BIOS, спасибо @ Эндон М. Коулман , я хочу добавьте свой комментарий к ответу:
Следует отметить, что настройки BIOS не нужно сохранять в энергозависимой памяти CMOS. Существует множество встроенных систем, которые сохраните их настройки в NVRAM. Единственная причина, по которой компьютеры ушли с использованием волатильной КМОП за все эти годы является то, что они уже батарею, чтобы сохранить внутренние тактовые сигналы в режиме реального времени, пока питание выключено (помните, что когда вы нажали выключатель питания на ПК-AT, он буквально вырезать все питание на материнскую плату). Это означало, что более дешевая энергозависимая память может использоваться для хранения настроек системы. Так что в основном для исторических целей.
В качестве дополнения к другим ответам мне нравится более наглядный подход:
>
Этот чип BIOS, похоже, не особенно хорошо расположен в гнезде.
BIOS, включая новые модные UEFI BIOS, - это программное обеспечение, хранящееся на чипе на материнской плате. Технические детали уже покрыты zelanix и Varaquilex.
Чип часто, но не всегда, является съемным для упрощения обслуживания. Некоторые материнские платы включают в себя более одного BIOS, в основном, как трюк продаж, но в некоторых случаях второй BIOS помогает восстановить некоторые (обычно пользовательские) проблемы:
ответил Charles Burns 28 января 2014, 02:18:34
Посмотрите на эту статью в Википедии, прочитав ее в январе 2005 года:
До 1990 или около того BIOS хранилась на чипах ROM, которые не могли быть изменены. По мере того как их сложность и необходимость в обновлениях росла, прошивка BIOS хранится на EEPROM или устройствах флэш-памяти, которые могут быть обновлены пользователем. Однако неправильно выполненное или прерванное обновление BIOS может привести к невозможности использования компьютера или устройства. Чтобы избежать повреждения BIOS, некоторые новые материнские платы имеют резервный BIOS. Кроме того, в большинстве BIOS есть «загрузочный блок», который является частью ПЗУ, которая запускается первой и не обновляется. Этот код проверяет, что остальная часть BIOS не повреждена (через контрольную сумму, хэш и т. Д.), Прежде чем перейти к ней.
В настоящее время, конечно, у нас есть статья в Википедии, которая путает людей, говоря, что чип является «энергонезависимым ПЗУ» на одном дыхании и что его можно записать в следующем. Урок для изучения здесь заключается в том, что Википедия часто не очень хорошо написана и что статьи меняются, а не всегда к лучшему.
Я предлагаю читать книги. Скот Мюллер Модернизация и ремонт ПК , чтобы выбрать одну из нескольких книг, содержит целую главу в BIOS, в которой обсуждаются всевозможные вещи, от которых микросхема BIOS находится в разных типах (перечисление четыре: ROM, PROM, EPROM и EEPROM) таких чипов.
Независимо от того, какой тип ПЗУ использует ваша система, данные, хранящиеся в микросхеме ПЗУ, являются [sic] энергонезависимыми и остаются неопределенными, если они не будут намеренно стерты или перезаписаны (в тех случаях, когда это возможно). ¢ Обновление и ремонт ПК , стр.373
Практически все компьютеры, созданные с 1996 года, включают в себя Flash-ROM для хранения BIOS. Флэш-ROM - это тип чипа EEPROM, который вы можете стереть и перепрограммировать непосредственно в системе без специального оборудования. ¢ Обновление и ремонт ПК , стр.387
Книги не идеальны. Например, можно описать подробности с описанием флеш-памяти Мюллера «первый румянец» здесь, например. Но хорошие, как правило, коррективны и имеют более последовательные объяснения, чем большая часть Википедии, которые по крайней мере не противоречат друг другу от предложения к предложению.
Предполагая современный компьютер и не увязший в том, как ПК работали два десятилетия назад:
Прошивка вашей машины хранится на чипе с энергонезависимой памятью на материнской плате. На самом деле это довольно много. (Pm49FL004T, упомянутый в в моем ответе здесь содержит половину MiB, и, как упоминалось в мой ответ здесь некоторые чипсеты способны поддерживать прошивку 16Mi.) Она задействована в гораздо большем, чем просто системном бутстрапе, даже для операционных систем с защищенным режимом. Его содержимое модифицируется, но не так легко, как (изменчивое) содержимое основной ОЗУ системы. В системах EFI чип не только содержит данные прошивки и (только для чтения) данные, но и значения энергонезависимых переменных EFI.
Собственно, в последние дни существует более сложная система хранения BIOS. Представьте себе 2 банка хранения, похожие на ваш флеш-накопитель, только меньше. Один из них доступен только для чтения, а второй доступен для записи (для запуска новой версии BIOS). Причина для 2 частей - резервная копия, когда запись нового BIOS не удалась. Если мигает новый BIOS, эта 2 части будут переключаться, и устройство может быть перезагружено в новом BIOS.
ОСТОРОЖНО: не все устройства имеют эту систему. Иногда это простая небольшая флеш-память, которая просто перезаписывается. Обычно вам предлагается резервировать электроэнергию, а не прерывать процесс обновления.
В старые времена материнских плат была память EPROM, которую можно было переписать после того, как память была стерта сильным светом или позже память PROM, которую можно было написать только один раз. Оба могут выполняться только с помощью специального устройства программирования, поэтому чип BIOS должен быть удален с устройства, которое должно быть записано.
В исходном IBM PC BIOS «ROM» был, я считаю, своего рода электрически программируемым («однократно») ROM (EPROM). I think он был сокет, но не было реального ожидания того, что он будет «обновлен» в поле. Другие компьютеры эпохи использовали что-то подобное.
По мере того, как системы становились более сложными, стало выгоднее обновлять BIOS «полем» (и без необходимости открывать окно и физически менять место). Таким образом, системы начали иметь различные типы перезаписываемых BIOS «ROM». Преимущества были три:
- Вероятность ошибки стала больше по мере того, как системы стали более сложными.
- Было привлекательно иметь возможность обновлять, включать новые функции.
- Для материнских плат, которые могут использоваться в нескольких разных коробках (возможно, даже под разными торговыми марками), было бы интересно настроить заводскую настройку BIOS для конкретного использования.
Более крупные коробки, примерно в то же время, что и оригинальный IBM PC, также начали иметь какую-то «загрузочную» память только для чтения, а не более примитивную технологию загрузки «загрузочного загрузчика». Некоторые из них были запрограммированными по маске ПЗУ, некоторыми EPROM, некоторыми даже RAM, которые были прочитаны с дискеты через небольшой «сервисный процессор».
Оригинальное ПЗУ было буквально изготовлено таким образом на уровне кремния. Как только они сделали его электрически программируемым пользователями, тогда несколько вещей:
во многих из них есть внутренняя схема усиления аппаратного напряжения, которая позволяет 3,3 В или 5 В, чтобы получить внутреннее напряжение до 12 В, чтобы выполнить фактическое программирование. Это справедливо для более старых PROM, EPROM, UVEPROM, oR EEPROM.
Если в старых моделях стираемая УФ (ультрафиолетовый свет) стираемая функция позволила схемам включать только внутреннее + 12 В при программировании устройства, а УФ-окно допускало УФ-излучение в область чипа, но Ультрафиолетовое окно должно было быть покрыто после программирования, или чип будет стираться под любым освещением комнаты. Ультрафиолетовый стираемый также очень быстро стирался, намного быстрее, чем перепрограммировать весь чип на 0 или 1.
Во многих случаях для всех «программируемых» PROM-устройств существует внутренняя схема повышения.
Более поздняя EEPROM разрешена электрически стираемой, к EPROM или UVEPROM.
Поздняя технология Flash появилась и добавила различные схемы (на уровне транзисторов) и более высокую плотность, чем предыдущая EEPROM.
Практически во всех случаях с момента остановки оригинального ПЗУ почти все BIOS PROM подозреваются во многих (25%?) компьютерных проблемах. Эти более поздние версии PROM (которые имеют некоторую программируемую функцию) могут быть повреждены или просто «забыть» свою программу с течением времени.
ПРОМЫВАНИЯ, независимо от того, как стирать или перепрограммировать, следует обращаться с осторожностью (повреждение ESD), а также от старения или влажности.
Примерно в 1/4 неудачные компьютерные случаи перепрограммирования «хорошей» BIOS обычно исправляют проблему. Итак, даже если ваш BIOS «хорош», он всегда платит, если возможно, reflash.
BIOS хранится либо на микросхеме CMOS, либо на NVRAM, которая представляет собой небольшое количество энергонезависимой памяти на вашей материнской плате (т. е. они хранят данные неограниченно, не требуя питания).
Похожие вопросы
Популярные теги
Сразу после включения компьютера начинают «тикать» электронные «часы» основной шины. Их импульсы расталкивают заспавшийся процессор, и тот может начинать работу. Но для работы процессора нужны команды. Точнее говоря, нужны программы, потому что программы — это и есть упорядоченные наборы команд. Таким образом, где-то в компьютере должна быть заранее заготовлена пусковая программа, а процессор в момент пробуждения должен твердо знать, где она лежит.
Хранить эту программу на каких-либо носителях информации нельзя, потому что в момент включения процессор ничего не знает ни о каких устройствах. Чтобы он о них узнал, ему тоже нужна какая-то программа, и мы возвращаемся к тому, с чего начали. Хранить ее в оперативной памяти тоже нельзя, потому что в ней в обесточенном состоянии ничего не хранится.
Выход здесь существует один-единственный. Такую программу надо создать аппаратными средствами. Для этого на материнской плате имеется специальная микросхема, которая называется постоянным запоминающим устройством — ПЗУ. Еще при производстве в нее «зашили» стандартный комплекс программ, с которых процессор должен начинать работу. Этот комплекс программ называется базовой системой ввода-вывода (по-русски — Биос, а по-английски — BIOS).
По конструкции микросхема ПЗУ отличается от микросхем оперативной памяти, но логически это те же самые ячейки, в которых записаны какие-то числа, разве что не стираемые при выключении питания. Каждая ячейка имеет свой адрес.
После запуска процессор обращается по фиксированному адресу (всегда одному и тому же), который указывает именно на ПЗУ. Отсюда и поступают первые данные и команды. Так начинается работа процессора, а вместе с ним и компьютера. На экране в этот момент мы видим белые символы на черном фоне.
Одной из первых исполняется подпрограмма, выполняющая самотестирование компьютера. Она так и называется: Тест при включении (по-английски — POST — Power-On SelfTest). В ходе ее работы проверяется многое, но на экране мы видим только, как мелькают цифры, соответствующие проверенным ячейкам оперативной памяти.
CMOS-память
Однако долго работать лишь только со стандартными устройствами компьютер не может. Ему пора бы узнать о том, что у него есть на самом деле. Истинная информация об устройствах компьютера записана на жестком диске, но и его еще надо научиться читать. У каждого человека может быть свой уникальный жесткий диск, не похожий на другие. Спрашивается, откуда программы BIOS узнают, как работать именно с вашим жестким диском?
Для этого на материнской плате есть еще одна микросхема — CMOS-память. В ней сохраняются настройки, необходимые для работы программ BIOS. В частности, здесь хранятся текущая дата и время, параметры жестких дисков и некоторых других устройств. Эта память не может быть ни оперативной (иначе она стиралась бы), ни постоянной (иначе в нее нельзя было бы вводить данные с клавиатуры). Она сделана энергонезависимой и постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, тоже размещенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает, чтобы компьютер не потерял настройки, даже если его не включать несколько лет.
Настройки CMOS, в частности, необходимы для задания системной даты и системного времени, при установке или замене жестких дисков, а также при выходе из большинства аварийных ситуаций. Настройкой BIOS можно, например, задать пароль, благодаря которому посторонний человек не сможет запустить компьютер. Впрочем, эта защита эффективна только от очень маленьких детей.
Хранение информации в CMOS
Мы сказали, что BIOS - это аппаратно прошитый набор программ, который нельзя "просто так" изменить. Но, при помощи программы BIOS Setup можно производить настройки BIOS. Как же так? С одной стороны нельзя ничего менять, с другой - можно производить настройки? Все дело в том, что сама BIOS действительно содержит набор программ, который остается неизменным, а вот "настройки БИОС" - это не что иное, как данные для этих самых программ, которые хранятся не в микросхеме BIOS и их-то мы и можем менять во время работы с BIOS Setup.
Чтобы проще можно было понять, приведем аналогию с телевизором. В современных телевизорах есть много настроек разных параметров: яркость, контрастность, цветность…, которые изменить пользователь не может. Он может изменять только ЗНАЧЕНИЯ этих параметров, тем самым влиять на качество изображения и работу телевизора в целом.
Вот эти самые ЗНАЧЕНИЯ, изменять которые можно в BIOS Setup, хранятся в специальной микросхеме динамической памяти, которая называется CMOS (название технологии, по которой производится микросхема: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor - комплементарный металлооксидный полупроводник или КМОП). Кроме настроек BIOS в CMOS хранятся параметры конфигурации компьютера. Суммарный объем памяти CMOS составляет всего 256 байт и потребляет она очень мало энергии. Стандартная батарейка, расположенная на материнской плате питает CMOS в течение 5-6 лет, после чего необходимо производить ее замену.
При включении компьютера происходит тестирование оборудования, в процессе которого сравнивается его текущая конфигурация с данными в CMOS-памяти. Если обнаруживаются отличия, то происходит автоматическое обновление CMOS-памяти, либо вызывается BIOS Setup.
После замены батарейки при первом включении компьютера заводские настройки, хранящиеся в BIOS, будут "сброшены" в CMOS-память. Это, кстати, один из способов устранить неисправность, если вы "перемудрили" с настройками BIOS. Для этого надо выключить компьютер, вынуть на 30 секунд батарейку из материнской платы, установить ее назад, и заводские настройки BIOS будут восстановлены, а компьютер снова заработает.
Батарейку обнаружить на материнской плате не составит большого труда, т.к. она довольно крупная. Как правило, рядом с ней располагается и микросхема CMOS. А вот BIOS-микросхема может находиться совершенно в другом месте платы - надо будет посмотреть паспорт на материнскую плату, там эта информация указана.
Программное обеспечение BIOS хранится на энергонезависимой микросхеме ПЗУ на материнской плате. . В современных компьютерных системах содержимое BIOS хранится на микросхеме флэш-памяти, поэтому его можно переписать без извлечения микросхемы с материнской платы. Это позволяет легко обновлять программное обеспечение BIOS для добавления новых функций или исправления ошибок, но может сделать компьютер уязвимым для руткитов BIOS.
Так как диск означает R ead- O олько M Emory, поэтому можно переписать содержимое BIOS?
Означает ли «микросхема флэш-памяти» то же самое, что и "энергонезависимое ПЗУ", оба означают, где хранится BIOS?
Чтобы добавить ответ Varaquilex, программное обеспечение BIOS хранится в электрически стираемом и программируемом ПЗУ (EEPROM), которое позволяет выполнять обновление прошивки в электронном виде. Очень старые чипы BIOS были фактически чипами UV-EPROM, которые требовали стирания под воздействием ультрафиолетового излучения, прежде чем их можно было перепрограммировать.
Редактировать: Как было отмечено в комментариях, даже раньше, чем те одноразовые микросхемы программируемого ПЗУ (PROM) иногда использовались, которые не могли быть перепрограммированы вообще после настройки и требовали полной замены для обновления (хотя это требовалось редко).
ПЗУ доступно только для чтения, так почему же содержимое BIOS можно переписать?
Сама программа BIOS хранится в ЭСППЗУ (которое может быть [E] доступно для чтения [E] и программируемо [P]) или во флэш-памяти. Таким образом, доступ только для чтения о том, что чип является энергонезависимым. Содержимое памяти остается при отключении питания, в отличие от энергозависимой оперативной памяти. ROM, являющийся EEP, помогает переписать или обновить BIOS. Тогда для таких операций вам пришлось удалить чип BIOS с платы, установить новый (если это не PROM или EPROM), или, если это EPROM, вы должны передать его производителю и позволить им перепрограммировать чип и снова прикрепите его к плате. После текущих достижений, благодаря EEPROM, вам не нужно извлекать микросхему для выполнения таких операций, вы просто заставляете компьютер выполнять работу электрически.
Означает ли «микросхема флэш-памяти» то же самое, что и "энергонезависимое ПЗУ", оба означают, где хранится BIOS?
Флэш-память представляет собой электронный энергонезависимый компьютерный носитель данных, который можно электрически стирать и перепрограммировать.
Флэш-память была разработана из EEPROM (электрически стираемое программируемое постоянное запоминающее устройство). Существует два основных типа флэш-памяти, которые названы в честь логических элементов NAND и NOR. Внутренние характеристики отдельных ячеек флэш-памяти имеют характеристики, аналогичные характеристикам соответствующих элементов. Принимая во внимание, что СППЗУ должны были быть полностью стерты перед перезаписью, флэш-память типа NAND может записываться и считываться блоками (или страницами), которые обычно намного меньше, чем все устройство. Вспышка типа NOR позволяет записывать одно машинное слово (байт) - в стертое место - или читать независимо.
ЭСППЗУ и флэш-память не относятся к одному и тому же: они представляют собой два схожих типа памяти, поскольку один разработан на основе другого и содержит различные типы / конфигурацию МОП-транзисторов. Тем не менее, они являются памятью, в которой находится программа BIOS.
Чтобы устранить другое заблуждение, я хочу упомянуть следующее отношение CMOS-BIOS:
Настройки BIOS хранятся в микросхеме CMOS (которая питается от батареи на материнской плате). Вот почему BIOS сбрасывается при извлечении аккумулятора и его повторном подключении. Запускается та же программа, но настройки по умолчанию. Посмотрите этот ответ для детального просмотра воспоминаний, использованных в процессе загрузки.
редактировать
Чтобы расширить тему CMOS-BIOS, спасибо @Andon M. Coleman, я хочу добавить его комментарий к ответу:
Стоит отметить, что настройки BIOS не должны храниться в энергозависимой памяти CMOS. Существует множество встроенных систем, которые хранят свои настройки в NVRAM. Единственная причина, по которой ПК за все эти годы с легкостью использовала энергозависимые КМОП-системы, заключается в том, что у них уже была батарея, позволяющая тикать внутренним часам реального времени при выключенном питании (напомним, что когда вы нажимали переключатель питания на PC-AT , он буквально отключил все питание материнской платы). Это означало, что для хранения настроек системы можно было бы использовать более дешевую энергозависимую память. Так что это в основном в исторических целях.
В дополнение к другим ответам мне нравится более визуальный подход:
Эта микросхема BIOS, кажется, не очень хорошо сидит в своем гнезде.
BIOS, включая новые UEFI BIOS, представляют собой программное обеспечение, хранящееся в микросхеме на материнской плате. Технические детали уже были покрыты Zelanix и Varaquilex.
Чип часто, но не всегда, съемный для облегчения обслуживания. Некоторые материнские платы включают в себя более одного BIOS, в основном как трюк для продажи, но в некоторых случаях второй BIOS помогает восстанавливаться после определенных (обычно вызванных пользователем) проблем:
Также стоит отметить, что на большинстве машин до 80286 данные можно было считывать из ПЗУ так же быстро, как и из ОЗУ, но, хотя пропускная способность ОЗУ значительно возросла с 1980-х годов, пропускная способность для обычных ПЗУ не изменилась [быстрые микросхемы ПЗУ существуют. , но увеличение скорости ПЗУ выше определенной точки увеличило бы цену]. Поскольку чтение каждого байта ПЗУ BIOS один раз займет всего лишь долю секунды, некоторые машины 80386 и большинство машин 80486 и новее предлагают опцию копирования BIOS в ОЗУ при запуске. Современные машины идут еще дальше и фактически помещают микросхемы ПЗУ BIOS в шину, которая полностью отделена от шины ОЗУ и намного медленнее. В отличие от машин эпохи 80486, которые начинали с запуска из ПЗУ программы, которая копировала бы себя в ОЗУ, многие новые машины имеют процессоры, которые вообще не могут запускать код из ПЗУ. Вместо этого у них есть схема, которая при запуске считывает определенные части ПЗУ в ОЗУ и выполняет их.
Посмотрите на эту статью в Википедии, которая читалась в январе 2005 года:
До 1990-х или около того BIOS держались на чипах ПЗУ, которые не могли быть изменены. По мере роста их сложности и необходимости обновлений прошивки BIOS хранятся на EEPROM или устройствах флэш-памяти, которые могут быть обновлены пользователем. Однако неправильно выполненное или прерванное обновление BIOS может сделать компьютер или устройство непригодным для использования. Чтобы избежать повреждения BIOS, некоторые новые материнские платы имеют резервную копию BIOS. Кроме того, большинство BIOS имеют "загрузочный блок", который является частью ПЗУ, которая запускается первой и не подлежит обновлению. Этот код проверит, что остальная часть BIOS не повреждена (через контрольную сумму, хэш и т.д.), Прежде чем перейти к нему.
В настоящее время, конечно, у нас есть статья в Википедии, которая вводит людей в заблуждение, говоря, что чип - это «энергонезависимое ПЗУ» на одном дыхании и что его можно записать на следующем. Урок, который нужно усвоить, заключается в том, что Википедия часто не очень хорошо написана, а статьи меняются не всегда в лучшую сторону.
Я предлагаю читать книги. В статье « Модернизация и ремонт компьютеров Скотта Мюллера», чтобы выбрать одну из нескольких книг, есть целая глава, посвященная BIOS, в которой рассматриваются все виды вещей, от места расположения микросхемы BIOS до различных типов (перечисляя четыре: ROM, PROM, EPROM и EEPROM) таких чипов.
Независимо от того, какой тип ПЗУ используется в вашей системе, данные, хранящиеся в микросхеме ПЗУ, являются [sic] энергонезависимыми и остаются на неопределенный срок, если они не будут намеренно удалены или перезаписаны (в тех случаях, когда это возможно). - Модернизация и ремонт ПК, с.373
Практически все ПК, выпущенные с 1996 года, оснащены флэш-памятью для хранения BIOS. Флэш-ПЗУ - это тип микросхемы EEPROM, которую можно стирать и перепрограммировать непосредственно в системе без специального оборудования. - Модернизация и ремонт ПК, с.387
Книги не идеальны. Здесь, например, можно спорить о деталях с определением флеш-памяти Мюллера. Но хорошие, как правило, вычитываются и имеют более последовательные объяснения, чем большая часть Википедии, которые, по крайней мере, не противоречат сами себе от предложения к предложению.
Предполагая современный ПК, и не зацикливайтесь на том, как ПК работали два десятилетия назад:
Микропрограмма вашей машины хранится на энергонезависимой микросхеме памяти на материнской плате. Это на самом деле держит довольно много. (Pm49FL004T, упомянутый в моем ответе здесь, содержит половину МБ, и, как уже упоминалось в моем ответе, некоторые чипсеты способны поддерживать 16 МБ прошивки.) Он включает в себя гораздо больше, чем просто системную загрузку, даже для операционных систем с защищенным режимом. Его содержимое можно изменить, но не так просто, как (изменчивое) содержимое оперативной памяти основной системы. В системах EFI чип содержит не только код встроенного программного обеспечения и данные (только для чтения), но и значения энергонезависимых переменных EFI.
Когда вы впервые включаете компьютер, сначала настраивается цикл выборки / выполнения для получения инструкций из микросхемы BIOS непосредственно в регистр команд в ЦП или есть автоматическая схема, настроенная таким образом, что при обнаружении включения питания команды в Чип BIOS автоматически загружается в оперативную память?
Обновить
Я думаю, что нашел свой ответ здесь:
После выключения сигнала сброса ЦПУ начинает работать. Код в ОЗУ не может быть выполнен, так как ОЗУ пусто. Производители ЦП предварительно программируют процессор так, чтобы он всегда начинал выполнять код по адресу «FFFF:0000» (обычно ПЗУ BIOS) ПЗУ.
Таким образом, центральный процессор физически настроен на выборку и выполнение адреса памяти FFFF:0000 в ПЗУ, как только он включен.
2 ответа 2
Это еще один случай, когда полученная народная мудрость по этому вопросу, к сожалению, примером которой psusi ответ псуси и даже часть вопроса, застряла в мире примерно в 1991 году, несмотря на множество доступных технических ссылок, объясняющих, как это происходит. сейчас иначе.
В мире конца 1980-х годов прошивка машины - одна из двух вещей, называемых "BIOS" в мире IBM PC-совместимых - действительно была в микросхеме ПЗУ на шине ISA; и ЦП действительно начали выполнять код по физическому адресу 000FFFF0 , местоположению в "обычной памяти", доступ к которому осуществляется через указатель реального режима F000:FFF0 Этот мир давно исчез.
(Мир, в котором ошибочно живет автор WWW-страницы С. Эбрагим Шуббар, несмотря на то, что он писал в 2002 году, еще старше. Процессоры не запускались с комбинацией CS:IP FFFF:0000 с 8086 года. 80286 изменил это на F000:FFF0 . Но 80286 мира сам по себе является весьма устаревшим миром конца 1980 - х лет , что народная мудрость по- прежнему циркулирует.)
Ваш "чип BIOS" - это ОЗУ; и ваш процессор не 16-битный.
В современных ПК прошивка машины хранится в энергонезависимой оперативной памяти. Чип NVRAM подключен к шине LPC (или к выделенному интерфейсу "Firmware Wub"), а мост LPC/FWH в "чипсете" обычно отключает циклы записи в него. "Перепрошивка" прошивки включает в себя установку регистров набора микросхем, которые разрешают запись в NVRAM и затем запись в NVRAM. (Например, в Intel ICH10 бит регистра набора микросхем, который допускает циклы записи, называется BIOSWE , "BIOS Write Enable". Есть некоторые дополнительные детали, которые я здесь пропущу, но в этом суть.)
Процессоры x86 не начинали выполнение в местоположении 000FFFF0 со времен 80286. 32-разрядные процессоры запускаются в так называемом нереальном режиме. Несмотря на то, что начальное значение регистра CS после сброса - F000 , дескриптор сегмента, связанный с этим регистром, изначально содержит FFFF0000 качестве своего базового адреса. Таким образом, физический адрес, который изначально соответствует 16:16 CS:IP-адресу F000:FFF0 фактически является и был со времен 80386, FFFFFFF0 .
Что касается затенения в ПЗУ BIOS (как его называют - почему barlop считает, что затенение ЦП является загадкой): Да, доступ к NVRAM на шине LPC или концентратору микропрограммного обеспечения все еще не такой быстрый, как доступ к основному системная (энергозависимая) оперативная память. Но причины, по которым слежка важна, значительно уменьшились с появлением операционных систем, таких как OS/2 и Windows NT - снова в конце 1980-х и начале 1990-х годов. Операционные системы реального режима, такие как MS-DOS, PC-DOS, DR-DOS и т.д., Были наслоены поверх функциональных возможностей ввода-вывода, обеспечиваемых микропрограммой устройства. Таким образом, код прошивки и данные только для чтения в конечном итоге стали доступны во время выполнения. Операционные системы защищенного режима, такие как OS/2 и Windows NT, в гораздо меньшей степени полагаются на предоставляемые микропрограммой службы во время выполнения. Таким образом, тот факт, что код, выполняемый из NVRAM, и данные, предназначенные только для чтения, поступают в процессор медленнее, чем при теневом копировании в системную память, представляет собой меньшую проблему, чем раньше.
Кроме того, какой код прошивки и данные они полагаются на не обязательно жить в той части NVRAM отображается в части физического адресного пространства, вышеупомянутая окно 128KiB "обычной памяти", то есть обязательно даже shadowable в первую очередь. Не все службы встроенного ПО защищенного режима должны располагаться ниже линии 1 МБ в физическом адресном пространстве, как службы встроенного ПО реального режима, а некоторые - нет. (И, конечно , это было бы возможно только сделать тот же трюк с областью физического адресного пространства , что они живут, если есть по крайней мере 4GiB системная память.)
По иронии судьбы, более точным источником информации об этом, чем С. Эбрагим Шуббар в 2002 году, является книга Фила Краучера « BIOS Companion», выпущенная годом ранее в 2001 году. М. Краучер отмечает, что Unices, Linux, Windows NT и «предположительно (95/98)» "не получают никакой выгоды от теневого копирования". Это не обязательно совсем бесполезно , но это сравнительно очень мало по сравнению с миром людей, использующих MS-DOS, PC-DOS и DR-DOS в реальном режиме на 16-битных машинах 80286 в 1989 году.
Читайте также: