Лекция 5 (Л-2.2). Периферийные устройства.

Структура компьютерной памяти.

Загрузка ПК.

Нормально настроенный и работоспособный компьютер запускается простым нажатием кнопки питания па лицевой панели системного блока. При поступлении питания на процессор он обращается к памяти (по жестко заданному адресу) в поисках инструкций для выполнения. Поскольку никакой информации в оперативной памяти компьютера в выключенном состоянии быть не может, этот стартовый адрес находится в специальном участке памяти, который выполнен на базе отдельной микросхемы по специальной технологии. Это так называемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

В микросхеме ПЗУ содержится базовая система ввода-вывода (Basic Input Output System, BIOS). Несмотря на свое название, BIOS (по-русски: БСВВ) имеет очень отдаленное отношение к средствам ввода и вывода информации и на самом деле представляет собой комплекс первичных программ, с которых компьютер начинает работу. Назначение этих программ состоит в том, чтобы проверить работоспособ­ность основных систем, убедиться в наличии и исправности базового оборудова­ния (клавиатуры, видеоподсистемы и жесткого диска) и подготовить условия, при которых компьютер сможет общаться с внешним миром и действительно заниматься вводом-выводом информации под управлением оператора или автоматически.

Работа программ, входящих в состав BIOS, начинается с процедуры POST (Роwer-Оп Self Test — самотестирование при включении). В первую очередь при этом проверяется наличие, объем и исправность оперативной памяти. Во вторую очередь — наличие и исправность клавиатуры. Если самотестирование проходит нормально, компьютер переходит к следующим операциям. В случае наличия ошибок на экране появляется соответствующее сообщение. Если неисправность касается видеоподсистемы и сообщение не может быть отображено на экране, компьютер выдает серию коротких и длинных звуковых сигналов, по которым можно установить характер неисправности в самых общих чертах. Метод кодирования неисправностей звуковыми сигналами зависит от конкретной версии BIOS и должен быть объяснен в документации к матери некой плате.

Главная задача программ, входящих в состав BIOS — провести компьютер до момента загрузки и запуска операционной системы. После того как это сделано, операционная система возьмет на себя управление компьютером и обеспечит связь с периферийными устройствами и с оператором. Но современные операционные системы имеют такие гигантские размеры (сотни Мбайт), что об их размещении в небольшой микросхеме ПЗУ не может быть и речи. Операционная система размещается либо на жестком диске, либо в виде небольшого пускового ядра на гибком диске, либо (для последних версий BIOS) на лазерном компакт-диске. Но ни об одном из этих устройств компьютер на момент включения ничего «не знает» и не может воспользоваться ими напрямую.

Для хранения информации о свойствах дисковых накопителей компьютера служит специальная микросхема памяти, которую называют CMOS-память (по-русски: КМОП-память). Она получила такое наименование по названию технологии, с помощью которой изготовлена. СМOS-память отличается от ПЗУ тем, что в нее можно записывать информацию. Например, при установке на компьютере жесткого диска сюда записываются данные, необходимые для работы с ним (число цилиндров, количество секторов и прочие). Здесь хранятся показания системных часов: время и дата. Здесь может храниться пароль для предотвращения несанкционированного доступа к компьютеру. На современных моделях здесь хранятся такие данные, как коэффициент внутреннего умножения частоты процессора, метод работы с кэш-памятью и многое-многое другое.

СМOS-память отличается не только от ПЗУ, но и от оперативной памяти. Она не «забывает» информацию при выключении питания, поскольку имеет автономный источник — маленькую литиевую аккумуляторную батарейку. Эта батарейка установлена на материнской плате и обычно служит безотказно в течение многих лет.

Если компьютер исправен, то работа процедур BIOS заканчивается обращением к системному диску для запуска операционной системы. Иногда перед этим в оперативной памяти создается копия ПЗУ — если какой-то программе захочется обратиться к процедурам BIOS, то такое обращение произойдет быстрее, если BIOS находится не в ПЗУ, а в оперативной памяти. Но операционная система Windows к функциям ПЗУ не обращается, и сегодня такое копирование не имеет особого смысла.

О том, какой диск является системным, система BIOS ничего не знает и потому перебирает все диски подряд, пока не найдет диск с операционной системой. При этом нам важен порядок этого перебора — он записан в СМOS-памяти и называется последовательностью запуска.

В абсолютном большинстве случаев операционная система находится на жестком диске, поэтому целесообразно так настроить последовательность запуска, чтобы при переборе жесткий диск (С:) стоял первым. В тех случаях, когда жесткий диск неисправен или операционная система на нем повреждена, в качестве системного используют гибкий диск. В этом случае последовательность запуска должна начинаться с дисковода гибких дисков, то есть с диска А:. В некоторых моделях материнских плат предусмотрена возможность запуска операционной системы с лазерных дисков (хотя к этой возможности следует относиться с осторожностью) — тогда последовательность запуска начинается с дисковода CD-ROM.