Микросхема ПЗУ и система BIOS

ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) – одна из важнейших микро- схем материнской платы. Микросхема ПЗУ способна длительное время хранить информацию, даже когда компьютер выключен. Программы, находящиеся в ПЗУ, называют «зашитыми» — их записывают туда на этапе изготовления микросхемы.

Комплект программ, находящихся в ПЗУ, образует базовую систему вво-

да-вывода (BIOS — Basic Input Output System). В BIOS записаны первичные про- граммы, с которых начинается работа компьютера. Как только на процессор поступает питание, он обращается в эту микросхему за своей самой первой программой. Если вы видели, как включается компьютер, и обращали внимание на белые буквы, пробегающие на черном фоне сразу после запуска, то знайте, что это вы наблюдали работу программ, записанных в BIOS.

Программы BIOS производят проверку основных систем компьютера сразу после включения, обеспечивают взаимодействие с клавиатурой и монитором, выполняет проверку дисководов и позволяют выполнить некоторые настройки чипсета материнской платы и даже самого процессора. Так, например, если ма- теринская плата может работать с несколькими частотами, то частоту можно задать с помощью переключателей на самой материнской плате или с помощью программы, записанной в BIOS. То же относится к коэффициенту внутреннего умножения частоты процессора (если она не задана «жестко», как в процессо- рах Intel Celeron).

У каждого способа управления есть достоинства и недостатки. Например,

управлять параметрами материнской платы с помощью перенастройки про- грамм BIOS удобно, поскольку это не требует разборки корпуса системного блока и доступа к материнской плате. С другой стороны, в случае ошибки в на- значении параметров можно сделать программы BIOS неработоспособными – тогда компьютер просто не запустится, и восстановить настройки BIOS про- граммным путем уже не удастся. В этом случае спасает настройки BIOS с по- мощью переключателей на материнской плате.

Микросхему BIOS легко найти. За исключением процессора это единст- венная микросхема, которая не впаяна в материнскую плату, а устанавливается на специальной колодке, так что ее можно вынуть и заменить. Самостоятельно этим лучше не заниматься.

Энергонезависимая память CMOS

Выше мы отметили, что работа таких стандартных устройств, как клавиа- тура, может обслуживаться программами, входящими в BIOS, но такими сред- ствами нельзя обеспечить работу со всеми возможными устройствами. Так, на- пример, изготовители BIOS абсолютно ничего не знают о параметрах наших жестких и гибких дисков, им не известны ни состав, ни свойства произвольной вычислительной системы (компьютера). Для того чтобы начать работу с другим оборудованием, программы, входящие в состав BIOS, должны знать, где можно найти нужные параметры. По очевидным причинам их нельзя хранить ни в оперативной памяти, ни в постоянном запоминающем устройстве.

Специально для этого на материнской плате есть микросхема «энергонеза-

висимой памяти», называемая CMOS. От оперативной памяти она отличается тем, что ее содержимое не стирается во время выключения компьютера, а от

ПЗУ она отличается тем, что данные в нее можно заносить и изменять само-

стоятельно, в соответствии с тем, какое оборудование входит в состав системы.

Эта микросхема постоянно подпитывается от небольшой батарейки, располо- женной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает на то, чтобы мик- росхема не теряла данные, даже если компьютер не будут включать несколько лет.

В микросхеме CMOS хранятся данные о гибких и жестких дисках, о про-

цессоре, о некоторых других устройствах материнской платы. Тот факт, что компьютер четко отслеживает время и календарь (даже и в выключенном со-

стоянии), тоже связан с тем, что показания системных часов постоянно хранят-

ся (и изменяются) в CMOS.

Таким образом, программы, записанные в BIOS, считывают данные о со-

ставе оборудования компьютера из микросхемы CMOS, после чего они могут выполнить обращение к жесткому диску, а в случае необходимости и к гибко- му, и передать управление тем программам, которые там записаны.

Жесткий диск

Жесткий диск (HDD – Hard Disk Drive) — основное устройство для долго- временного хранения больших объемов данных и программ. В обиходе его на- зывают «винчестером». Внутри Жесткого диска с большой скоростью враща- ются диски, покрытые магнитным слоем. По поверхностям этих дисков пере- мещаются головки чтения/записи. Диски и головки размещены в герметичном и прочном корпусе.

Жесткий диск – сложное устройство «высоких технологий». Он требует аккуратного обращения и соблюдения правил эксплуатации. Во время враще- ния дисков с высокой скоростью между их поверхностями и головками чте- ния/записи возникает тонкая воздушная подушка, предотвращающая касание (и повреждение) головками магнитного слоя дисков. При ударе или сильном толчке головка может коснуться поверхности диска и повредить магнитный слой. В некоторых случаях повреждается и сама головка.

Управление работой жесткого диска выполняет специальное аппаратно- логическое устройство – контроллер жесткого диска. В прошлом оно пред- ставляло собой отдельную дочернюю плату, которую подключали к одному из свободных слотов материнской платы. В настоящее время функции контролле- ров дисков выполняют микросхемы, входящие в микропроцессорный комплект (чипсет), хотя некоторые виды высокопроизводительных контроллеров жест- ких дисков по-прежнему поставляются на отдельной плате.

К основным параметрам жестких дисков относятся емкость и производи-

тельность.

В настоящее время наиболее распространенными НЖМД являются диски емкостью 20–100 Гбайт и более. Производительность НЖМД характеризуется ско- ростью чтения/записи и средним временем доступа. В целом же быстродействие

диска в наибольшей степени определяется скоростью вращения пластин. В недо- рогих дисках она составляет 5400 об/мин, в более качественных – 7200 и более об/мин.

Современные НЖМД с интерфейсом IDE обладают достаточно большой на- дежностью, а их скорость обычно достаточна для решения любых стандартных задач. Исключение составляют задачи, требующие записи/считывания с диска

большого потока данных, например при записи на диск видеоданных с высоким разрешением. Высокопроизводительные НЖМД требуются также для использо- вания в серверах. Поэтому в них часто используются НЖМД с интерфейсом SCSI.

Они значительно дороже, чем IDE-накопители.

Некоторые производители (Seagate) заявляют, что благодаря использованию перспективных технологий уже в 2004 году будут выпущены НЖМД, способные хранить по несколько терабайтов.

Данные с жесткого диска передаются медленнее, чем из оперативной па- мяти, зато остаются на нем после выключения питания. Впрочем, скорость ра- боты жестких дисков все-таки выше, чем у большинства других внешних (ме-

ханических) запоминающих устройств.