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    LA BIOS1 LA BIOS1 Presentation Transcript

    • La BIOS Carsten Peters 1
    • Tipos de BIOS● Un PC suele tener varias BIOS – Placa base – Tarjeta gráfica – Discos duros – Controladores SCSI● Se refiere a la BIOS en como "servicio básico de entrada/salida".● Principales fabricantes de BIOS – Microid Research – AMI (American Megatrends Inc) – Award Computer – Phoenix Technologies Carsten Peters 2
    • AMIBIOS@8● Para server blades, servidores de tele­ communicaciones, PC industriales,  dispositivos portátiles y de acceso web.● Arquitectura modular● Trae utilidades gráficas como Visual eBIOS  (VeB) y AMI Debug para desarrolladores de  aplicaciones gráficas (prescinde del uso de la línea de comandos).● Configuratión inalámbrica● Gestión de energía (p. ej. ACPI y technología Speedstep de Intel)● Trabaja con los juegos de chips de la familia Centrino de Intel:  i855GM/E y i855PM, AMD Athlon M, VIA K8T400M y ATI  RS300 M.● AMIBIOS8 cumple Fast POST(Power on Self Test) de Microsoft  y la especificación PC 2001. Carsten Peters 3
    • AMI Enterprise64® BIOS● Facilita el alto rendimiento a servidores de la familia de  procesadores Intel Itanium (IPF) de 64­bit.● Software escalable hasta 16 procesadores sin necesidad de  cambiar la BIOS.● Posibilidad de añadir – CPUs,  – módulos de CPU modules, – módulos de E/S. Carsten Peters 4
    • Microid ­Award ­ Phoenix● Microid Research fue comprado por la empresa Unicore.● Unicore a su vez fue comprado por Phoenix Technologies.● Phoenix a su vez compró Award● Familia de productos FirstBIOS – Desktop – Desktop Pro – Embedded – Embedded Pro – Notebook Pro – Tablet PC Pro – Workstation – Workstation Pro Carsten Peters 5
    • Tipos de BIOS● ROM­BIOS – De sólo lectura y de contenido invariable.● PROM­BIOS de contenido variable – UV­PROM (Ultra­Violet PROM) ● Actualizable por medio de rayos ultravioleta. ● Requiere instrumentación especializada. – EEPROM (Electronically Erasable PROM) ● Programable y borrable electrónicamente. ● Proceso más sencillo que la UV­PROM – Flash ● Actualización mediante la aplicación de tensiones superiores – 0 voltios: retiene sus contenidos – 3.3 ó 5 voltios: permite sólo operaciones de lectura – 12 voltios: se convierte en memoria RAM de sólo escritura Carsten Peters 6
    • BIOS de tipo Flash● El jumper JAV que regula la conmutación al modo de escritura. – En vez del jumper, puede ser que un programa utiliza una  interrupción para invocar a la rutina de la BIOS. Carsten Peters 7
    • Jumper JAV Carsten Peters 8
    • Autoconfiguración● Plug&Play – Reconocer cualquier tipo de dispositivo que se incorpora. – Realizar ajustes de configuración necesarios.● Plug&Play es nada más que un conjunto de diálogos estándar.● Plug&Play sólo funciona si las tres capas (hardware, firmware y  software) están implementadas.● Desarrollado por Compaq, Intel y Phoenix Technologies Carsten Peters 9
    • El hardware● El controlador debe tener implementados los diálogos para recibir  la petición de información.● PnP incorporado desde finales de los años 90 – módulos de memoria, – tarjetas AGP, – tarjetas PCI,  – tarjetas ISA o – dispositivos EIDE. Carsten Peters 10
    • El firmware● La BIOS tiene que indentificar cada uno de los dispositivos – Identificar recursos tales como interrupciones, direcciones de  memoria y líneas DMA. – Recopilar un mapa incial provisional de asignación de líneas de  interrupción, líneas DMA, etc. – Rastrear la ROM para extraer características hardware. – Habilitar los periféricos e informarles de los recursos. Carsten Peters 11
    • El software● La BIOS y el sistema operativo trabajan conjuntamente para  resolver posibles conflictos.● En caso de un conflicto irresoluble, el s.o. informa al usuario.● Desde el s.o. se puede configurar el dispositivo conflictivo.● Se puede cambiar los conmutadores de la tarjeta para cambiar la  configuración. Carsten Peters 12
    • RAM CMOS● En los programas las instrucciones y los datos están separados. – La BIOS almacena el código (las instrucciones). – La RAM CMOS almacena la configuración (los datos).● Características – Tamaño pequeño de entre 64 y 256 bytes – Alimentación independiente (permite retener los contenidos) – Acceso independiente a cualquiera de sus posiciones – Tecnología CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)  tiene un consumo reducido y prolonga la duración de la pila. Carsten Peters 13
    • RAM CMOS ­ Contenidos● Un segmento de datos para cada uno de los programas en la  ROM­BIOS. – 2 bytes tamaño de la memoria principal del sistema – 37 bytes asociados al teclado (teclas, LED NumLock y CapsLock, ubicación del búfer de teclado, etc.) – 30 bytes asociados al control de vídeo (modo de vídeo activo, tamaño de pantalla, aspecto y tamaño de cursor, paleta de colores, etc.) – 5 bytes contienen la fecha y hora.● Información del fabricante● ESCD (Extended System Configuraction Data) – Información obtenida durante la autoconfiguración (PnP) Carsten Peters 14
    • RAM CMOS ­ Implementación● Integrada en el puente sur del chipset. – No es posible sustituirla de forma independiente. – Está muy próximo a la pila.● Es importante saber cómo borrar la RAM CMOS (¡contraseña!) Carsten Peters 15
    • La pila● Garantiza la alimentación contínua● 4ª generación: la pila era una batería recargable● 5ª generación: la pila se encuentra en  el interior del chip Carsten Peters 16
    • La pila● Hay versiones de un chip con acumulador de niquelcadmio – El acumulador de descarga si no se usa el equipo durante varios  meses.● Actualmente las pilas son de  tipo botón.● Tienen una duración  por  encima de 5 años.● Además, la pila alimenta  el reloj de tiempo real. Carsten Peters 17
    • Borrado de la RAM CMOS● No se debe borrar nunca la RAM CMOS.● Si se ha perdido la contraseña, el borrado es la única solución.● Borrado – Retirar la pila durante unos minutos o – cambiar el jumper JCC situado muy cerca del chip y su pila.● Algunas CMOS retienen los contenidos durante varios días sin  pila – Capacitor cercano dentro del chip. – Descargar capacitor poniendo una resistencia de 10K entre los  polos del zócalo de la pila.● ¡No confundir los jumpers JAV y JCC! – ¡Consultar el manual! Carsten Peters 18
    • Jumper JCC Carsten Peters 19
    • Funciones● Rutinas E/S – Proporcionar el sistema básico de rutina (respuestas a las peticiones  más usuales).● Arranque – POST (Power On Self Test): controlar la secuencia de arranque.● Configuración – Proporcionar un cómodo interfaz de configuración. Carsten Peters 20
    • Interrupciones hardware● Generadas desde patillas físicas directamente conectadas al  controlador.● Antes del 80286 el controlador se ubicaba en un chip separado,  actualmente está implementado en el puente norte.● Las 15 líneas de interrupción existentes son insuficientes.● PnP simplifica el proceso de asignación.● Se pueden generar líneas virtuales a nivel firmware. Carsten Peters 21
    • Interrupciones software● El controlador de interrupciones genera 15 interrupciones.● El mecanismo de vectores de interrupción contempla 256  interrupciones.● Las 241 restantes son interrupciones software – Generadas por el procesador mediante el comando INT – Las interrupciones software se encuentran en una capa por encima  de las interrupciones hardware. Carsten Peters 22
    • Actualización del reloj● Interrupción hardware número 8 – Mapeado sobre IRQ 0 – Registra y mantiene la hora en la posición de memoria 46Ch● Componentes hardware asociados a la interrupción 8 1. La BIOS 2. El puente sur del juego de chips 3. El controlador de interrupciones 4. El procesador 5. La RAM­CMOS Carsten Peters 23
    • La interrupción 8● La BIOS – Rutina de tratamiento que utiliza un grupo de posiciones de  memoria virtuales consecutivas.● El puente sur del juego de chips – Emite pulsos para generar la interrupción (18.21 Hz)● El controlador de interrupciones (puente norte del juego de chips) – Recoge la señal procedente del PIT por su patilla IRQ 0 – Informa al procesador de la interrupción. Carsten Peters 24
    • La interrupción 8● El procesador – Recibe la activación en su patilla INTR ● Salva el estado de sus registros internos. ● Utilizando el número de interrupción se direcciona a una posición de  memoria donde está el vector de la interrupción que se carga en el  registro. ● Se incrementa el valor que registra el número de pulsos generados por  el PIT y se obtiene (se calcula) la hora.  – Con el PC apagado se encarga el controlador de tiempo real (RTC). ● Se ejecuta la instrucción RTI (retorno de tratamiento de interrupción)  que recupera el contenido del registro – Proseguir con la ejecución del programa que se encontraba activo.● La RAM­CMOS – Reserva 4 bytes para almacenar el contador incrementado. Carsten Peters 25
    • La interrupción 8 Carsten Peters 26
    • La interrupción 8 Carsten Peters 27
    • La interrupción 26● Lectura y escritura de la hora y la fecha – La interrupción hardware 8 se genera por una patilla hardware. – La interrupción software 26 se genera por la ejecución de la  instrucción INT 26 desde el programa en curso. Carsten Peters 28
    • Iniciación del sistema● Inicialización de los registros internos del procesador – Señales eléctricas viajan del juego de chips hacia el procesador. – Señales liberadas por RESET que pone a cero ● Bancos ● Cachés ● Mecanismos de traducción (TLB) ● Registros● Carga del programa inicial – La circuitería genera la dirección física de las instrucciones que  cargan el programa inicial IPL (Initial Program Load).● IPL ejecuta el POST (Power­On Self Test) Carsten Peters 29
    • POST1. Averiguar que la alimentación está funcionando y que la señal RESET  ha sido generada.2. Salir del estado RESET para poder ejecutar instrucciones.3. Prueba de lectura de BIOS.4. Validar el checksum de la BIOS.5. Prueba de lectura de la RAM­CMOS. Carsten Peters 30
    • POST6. Validar el checksum de la RAM­CMOS.7. La CPU tiene que ser capaz de leer la memoria, controlador de  memoria y el bus de memoria.8. Los primeros 64KB tienen que ser accesible de modo lectura/escritura y  tiene que contener el código POST.9. Tiene que ser accesible el bus de E/S.10. El bus de E/S tiene que ser accesible (lectura/escritura) desde el  subsistema de video y capaz de leer la RAM de vídeo. Carsten Peters 31
    • Iniciación del sistema● Búsqueda de BIOS adicionales – BIOS de la tarjeta gráfica – etc.● Visualización de la pantalla inicial – Aparecen caracteres indicando el fabricante y la versión de la BIOS. – Instrucciones sobre qué tecla pulsar para la configuración . – etc.● Emisión del informe sobre el estado de los dispositivos – Se realizan aún más testeos y se muestra un informe en pantalla. Carsten Peters 32
    • Iniciación del sistema● Autoconfiguración de dispositivos – La BIOS PnP lleva a cabo la autoconfiguración de los dispositivos  PnP. – Guarda la configuración en la RAM­CMOS.● Iniciación del sistema operativo – Se activa el disco (disco duro, disquete, etc. según configuración). – Se carga en memoria el registro maestro (master boot record).● Transferencia de responsabilidades – El programa incial finaliza y pasa sus responsabilidades al sistema  operativo. Carsten Peters 33
    • Fin Carsten Peters 34