BIOS - это аппаратно-прошитый набор программ, который нельзя изменить. При помощи программы BIOS Setup можно производить настройки BIOS. 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 можно менять во время работы с BIOS Setup.

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.

Если срок батарейки, питающей CMOS, подошел к концу, то при включении компьютера на экран будет выведено сообщение, например, «CMOS-checksum error». Для возобновления работы компьютера необходимо будет установить новую батарейку взамен вышедшей из строя.

1. Обзор системной (материнской) платы ASRock G41M-VS3

ASRock G41M-VS3 R2.0 - это самая важнейшая деталь компьютера, так как является материнской платой. Благодаря материнской плате определяются возможности компьютера. С помощью ASRock G41M-VS3 можно существенно повысить скорость работы компьютера и его производительность.

Рассмотрим в таблице 1 спецификации материнской платы.

Таблица 1 – Спецификация ASRock G41M-VS3

2. Исследование принципиальной схемы контроллера CMOS BIOS

ИС КМОП – схемы, выполненные с использованием Комплементарных (взаимодополняющих) полевых транзисторов (МОП транзисторов со структурой метал-окисел-полупроводник). На рис. 2.1 представлены полевые транзисторы с различным типом проводящего канала.

На рис. 2.2 показаны схемы управления полевыми транзисторами. Показанное для транзистора с каналом p-типа напряжение меньше нуля. В реальности уровень напряжения на затворе этого транзистора совпадает с потенциалом «земли» – «0», а так как исток в данной схеме в отличие от схемы с n-канальным транзистором подключается к цепям питания (наиболее высокому потенциалу в схеме), то напряжение на затворе транзистора относительно истока, конечно же, будет меньше, поэтому в формуле на рис. 2.2 оно имеет отрицательное значение.

3. Описание протоколов обмена данными

Как известно, прежде операционной системы в компьютере запускается встроенная в чип материнской платы программа BIOS (Base Input/Output System, основная система ввода-вывода). Назначение этого небольшого (256 Кб) программного кода - свести к «общему знаменателю» аппаратные различия компьютерного оборудования.

Надежная и эффективная работа ПК невозможна без правильно сконфигурированного BIOS. Конфликт между новейшим оборудованием и устаревшим кодом чипа - вещь довольно частая. В таком случае выход один: перепрошивка. Но если замена BIOS требует определенных навыков и знаний, то первичная настройка вполне под силу среднему пользователю. Более того, понимание правил включения компьютера необходимо для грамотного его использования.

BIOS представляет собой программу, записанную в микросхему по той или иной технологии ROM и, следовательно, не требующую питания, для того чтобы храниться там даже после выключения компьютера. В современных чипах используется технология Flash ROM, позволяющая перезаписывать BIOS без дополнительного оборудования. Но, в любом случае, перезапись BIOS - операция серьезная. Другое дело - настройка (SETUP) BIOS. Настройка позволяет «подогнать» стандартную версию BIOS под конкретную конфигурацию компьютера или ОС. Менять настройку BIOS можно хоть по несколько раз в день.

Параметры настройки BIOS хранятся в энергозависимой CMOS RAM, которая питается от батарейки на материнской плате.

После включения питания напряжение подается на центральный процессор и другие микросхемы материнской платы. «Проснувшись», CPU запускает из микросхемы программу BIOS - и начинается процедура POST (Power On Self Test, инициализация при первом включении). Ее задача - просканировать и настроить все «железо».

4. Рассмотрение основных программ или функций BIOS

Специфика программирования аппаратуры и, в частности, устройств сопряжения для компьютера, заключается в повышенных требованиях к быстродействию программного обеспечения и в необходимости получения программы минимального размера.

При выборе языка программирования необходимо обеспечить:

- программный доступ к устройствам ввода/вывода и к памяти;

- обработку прерываний;

- битовые логические операции;

- управление системным таймером;

Для этих целей наиболее удобен язык Си.

Взаимодействие с устройством связано с подачей на него и приемом от него определенных сигналов в определенном порядке и представляет собой последовательность операций ввода/вывода, а также битовые логические операции над принимаемыми и передаваемыми данными.

Разработанное программное обеспечение для контроллера параллельного обмена опирается на следующие правила:

- устройство сопряжения выполняет определенные функции, каждая из которых реализуется в виде отдельного драйвера; на более низком уровне (управление отдельными разрядами отдельных регистров) разделения на программные модули не производится;

- устройство имеет регистр управления или состояния, в котором каждый бит или группа битов соответствуют определенным режимам работы устройства; маски этих битов (позиции в байте или слове) определяются перед запуском драйвера и используются в битовых операциях для установки или проверки;

Заключение

С помощью универсального контроллера параллельного обмена и соответствующего программного обеспечения можно реализовать практически любой стандартный интерфейс или даже несколько интерфейсов одновременно. Необходимо только учитывать ограничение на быстродействие эмулируемого интерфейса, связанное с быстродействием компьютера. Точно так же можно организовать свой интерфейс, реализующий протокол, наиболее соответствующий решаемой задаче. При этом все УС можно разместить во внешнем конструктиве, а в компьютер установить только разработанный контроллер. Такой подход обеспечивает все преимущества вынесения УС из компьютера: снятие ограничений на сложность и количество УС, снижение наводок и помех и т.д., хотя и увеличивает стоимость системы в целом. По сравнению со стандартными интерфейсами компьютера в данном случае гораздо проще достигается сопряжение с большим количеством УС (все форматы и протоколы мы выбираем самостоятельно).