BIOS, ISA, PCI, CHPSET

•BIOS

•ISA

•PCI

•CHIPSET

BIOS

BIOS (akronim ang. Basic Input/Output System – podstawowy system wejścia-wyjścia) to zapisany w pamięci stałej zestaw podstawowych procedur pośredniczących pomiędzy systemem operacyjnym a sprzętem. Jest to program zapisany w pamięci ROM (Read Only Memory – pamięć tylko do odczytu) płyty głównej oraz innych urządzeń takich jak karta graficzna.

Obecnie większość BIOS-ów zapisywana jest w pamięciach typu flash, co umożliwia ich późniejszą modyfikację.

Program służący do konfiguracji BIOS-u to BIOS setup.

BIOS

W wypadku płyty głównej BIOS testuje sprzęt po włączeniu komputera, przeprowadza tzw. POST (akronim ang. "Power On Self Test"), zajmuje się wstępną obsługą urządzeń wejścia/wyjścia, kontroluje transfer danych pomiędzy komponentami takimi jak dysk twardy, procesor czy napęd CD-ROM. Inicjuje program rozruchowy. BIOS potrzebny jest w komputerach osobistych ze względu na architekturę płyt głównych, gdzie dzięki ACPI kontroluje zasilanie, jak również monitoruje temperaturę itp.

Za pomocą wbudowanego w BIOS programu setup można zmieniać standardowe ustawienia BIOS-u, np. parametry podłączonych dysków twardych lub zachowanie się komputera po jego włączeniu (np. szybkość testowania pamięci RAM), a także włączać/wyłączać niektóre elementy płyty głównej, np. porty komunikacyjne. Za pomocą BIOS-u można też przetaktowywać procesor i pamięci RAM, jednak nie jest to zalecane, ponieważ może doprowadzić do przeciążenia urządzenia, a nawet jego uszkodzenia.

Niektórzy producenci sprzętu komputerowego umieszczają na płytach głównych dodatkowy moduł pamięci flash, która stanowi zabezpieczenie dla podstawowego BIOS-u, gdy ten zostanie np. uszkodzony/zniszczony przez wirus komputerowy lub w niewłaściwy sposób zaktualizowany. W takim przypadku zawartość zapasowego BIOS-u przepisywana jest do pierwszego, podstawowego modułu pamięci flash. Mechanizm ten nosi nazwę DualBios.

ISA

ISA (ang. Industry Standard Architecture – standardowa architektura przemysłowa) to standard magistrali oraz złącza kart rozszerzeń dla komputerów osobistych, wprowadzony w roku 1984, jako ulepszenie architektury IBM PC/XT do postaci szesnastobitowej. Służy do przyłączania kart rozszerzeń do płyty głównej.

Złącza ISA

ISA

Typowe parametry złączy ISA

• szyna danych 16-bitowa lub 8-bitowa

• szyna adresowa 24-bitowa

• brak sygnałów związanych z DMA

• sygnały sterujące: MEMR, MEMW, IRQ1, IRQ7, IRQ7, IRQ9, IRQ12, IRQ14, IRQ15, CLK, OSC

• teoretyczna szybkość 8 Mb/s (efektywna w granicach od 1,6 Mb/s do 1,8 Mb/s )

Pod koniec lat dziewięćdziesiątych XX wieku znaczenie tej architektury zaczęło maleć, a jej funkcje przejmował standard PCI.

Jedną z odmian ISA jest złącze PCMCIA, stosowane w komputerach przenośnych

PCI

PCI (ang. Peripheral Component Interconnect) - magistrala komunikacyjna służąca do przyłączania urządzeń do płyty głównej w komputerach klasy PC.

Po raz pierwszy została publicznie zaprezentowana w czerwcu 1992 r. jako rozwiązanie umożliwiające szybszą komunikację pomiędzy procesorem i kartami niż stosowane dawniej ISA. Dodatkową zaletą PCI jest to, że nie ma znaczenia czy w gnieździe jest karta sterownika dysków (np. SCSI), sieciowa czy graficzna. Każda karta, pasująca do gniazda PCI, funkcjonuje bez jakichkolwiek problemów, gdyż nie tylko sygnały ale i przeznaczenie poszczególnych styków gniazda są znormalizowane.

PCI

W przeciwieństwie do innych magistrali, przykładowo VESA Local Bus, która początkowo była stosowana tylko do przyspieszenia operacji graficznych, szyna PCI stanowi kompleksowe rozwiązanie, przyspieszające współpracę z dowolnym urządzeniem zewnętrznym. Przy częstotliwości taktowania 33 MHz i szerokości 32 bitów magistrala PCI osiąga szybkość transmisji 132 MB/s. Szerokość szyny adresowej i danych nowych procesorów 64 bitowych zmiany nie wpływają na architekturę PCI a jedynie podwaja się przepustowość do 264 MB/s. Karty dołączone do szyny PCI mogą się komunikować nawet bez udziału mikroprocesora, dzięki czemu wzrasta efektywność jego użytkowania. Dla każdej karty zdefiniowane są tzw. rejestry konfiguracyjne. Przy ładowaniu systemu procesor odczytuje zapisane w nich dane i rozpoznaje, jaka karta jest umieszczona w gnieździe. Instalacja i inicjacja karty następuje potem w pełni automatycznie.

PCI

Aby zapewnić zarówno producentom, jak i użytkownikom możliwie dużą elastyczność, w standardzie PCI zdefiniowano tzw. gniazdo wspólne (z ang. shared slot). Jest to gniazdo, które może być wykorzystane z kartami przystosowanymi do magistral ISA, EISA czy MCA. Umożliwia to też produkcję kart jednocześnie przystosowanych do PCI i pozostałych, wyżej wymienionych magistral.

Bardzo istotną cechą architektury PCI jest jej skalowalność: w jednym i tym samym komputerze może być równolegle lub szeregowo połączonych kilka magistral PCI. Nad koncepcją PCI Local Bus pracowało wielu znaczących producentów komputerów, z których każdy starał się aby sprzęt obecnie produkowany przez niego był z tym standardem zgodny. Przykładowo, rozwiązanie jest na tyle elastyczne, że uwzględnia możliwość współpracy magistrali nie tylko z komputerami wyposażonymi w procesory firmy Intel, ale również z AMD i Cyrix, a także w opartych o procesor PowerPC komputerach Pegasos. 32-bitowy standard adresowania PCI używany jest również w innych magistralach (np. AGP).

Kolejną istotną cechą PCI jest wysoka zgodność pomiędzy poszczególnymi wersjami PCI, jak i rozwiązań pochodnych (np. PCI X) przejawiająca się tym, że urządzenia mogą pracować zarówno w starszych jak i nowszych gniazdach, pod warunkiem że są dopasowane napięciowo (warianty 3.3V i popularniejszy 5V). Zgodność ta nie jest jednak zachowana w stosunku co do PCI Express, która aktualnie wypiera PCI oraz AGP.

Wersje PCI

Wersja PCI 2.0 2.1 2.2 2.3

Rok wprowadzenia

1993 1994 1999 2002

Maksymalna szerokość szyny danych

32 bity 64 bity 64 bity 64 bity

Maksymalna częstotliwość taktowania

33 Mhz 66 Mhz 66 Mhz 66 Mhz

Maksymalna przepustowość

133 MB/s 528 MB/s 528 MB/s 528 MB/s

Napięcie 5 V 5 V 5 V/ 3.3 V 3,3 V

Gniazda szyny PCI

CHIPSETChipset – grupa specjalistycznych układów scalonych, które są przeznaczone do wspólnej

pracy. Mają zazwyczaj zintegrowane oznaczenia i zwykle sprzedawane jako jeden produkt.

W komputerach, termin chipset jest powszechnie używany w odniesieniu do specjalistycznego układu scalonego lub zestawu układów płyty głównej komputera lub karty rozszerzeń.

Wydajność i niezawodność komputera w znaczącej mierze zależy od tego układu. Układ ten organizuje przepływ informacji pomiędzy poszczególnymi podzespołami jednostki centralnej.

W skład chipsetu wchodzą zazwyczaj dwa układy zwane mostkami.Mostek północny odpowiada za wymianę danych między pamięcią a procesorem oraz

steruje magistralą AGP lub PCI-E. Mostek południowy natomiast odpowiada za współpracę z urządzeniami wejścia/wyjścia,

takimi jak np. dysk twardy czy karty rozszerzeń.Podstawowe układy występujące w chipsetach to:• sterownik (kontroler) pamięci dynamicznych • sterownik CPU • sterownik pamięci cache • sterownik klawiatury • sterowniki magistral, przerwań i DMAChipsety mogą również zawierać zegar czasu rzeczywistego, układy zarządzania energią,

sterowniki dysków twardych IDE, dysków elastycznych, sterownik SCSI, sterownik portów szeregowych i równoległych.