□ Разъемы звукового адаптера. Служат для подключения колонок, микрофона и других аудиоустройств.
□ VGA и/или DVI. Служит для подключения монитора.
□ Ethernet. Используется для подключения к локальным сетям или скоростным модемам.
На рис. 1.4 показана задняя панель типичной системной платы с разъемами портов. Подробнее о настройке портов см. в гл. 9.
Рис. 1.4. Разъемы портов на задней панели системной платы
Жесткие диски
Жесткий диск, или винчестер, – основное средство хранения информации в компьютере. В обычных компьютерах и ноутбуках используются жесткие диски с двумя интерфейсами подключения.
□ IDE, или АТА. Согласно этому интерфейсу жесткие диски подключаются к контроллеру с помощью 40– или 80-жильного шлейфа. К одному шлейфу можно подключить сразу два устройства, но для этого нужно верно выставить перемычки на накопителе (см. гл. 7).
□ Serial АТА, или SATA. Этот интерфейс имеет более высокую скорость, чем АТА. В отличие от IDE, данные передаются последовательно по семижильному кабелю, а накопители конфигурируются автоматически. В современных системных платах обычно присутствует 4-6 SATA-разъемов и 1-2 IDE-разъема.
В серверных системах может также использоваться параллельный интерфейс SCSI (Small Computer System Interface) или его последовательный вариант – SAS (Serial Attached SCSI). Системные платы со встроенной поддержкой SCSI/SAS встречаются очень редко, поэтому для подключения таких дисков нужно установить дополнительный SCSI/SAS-контроллер.
Устройства со сменными носителями
□ Дисководы. Устаревшее средство хранения информации, но иногда оно может еще понадобиться, например, для обновлении BIOS в некоторых платах.
□ Приводы CD и DVD. Компакт-диски и DVD – наиболее популярное средство распространения прикладных программ, игр, фильмов и другой цифровой информации, поэтому практически каждый компьютер оснащается приводом для работы с ними. CD/DVD-приводы подключаются аналогично жестким дискам с помощью интерфейсов IDE или SATA.
□ Устройства на основе flash-памяти. Flash-память – средство хранения данных, которое завоевало широкую популярность благодаря надежности, компактности и удобству использования. Накопители с интерфейсом USB на основе flash-памяти являются хорошей альтернативой CD и DVD.
Системные ресурсы
Современный компьютер состоит из большого количества разнообразных устройств, и для нормальной работы они должны поддерживаться процессором, им нужен доступ к оперативной памяти и возможность обмена данными с периферией. Необходимо также, чтобы устройства не мешали друг другу, что достигается распределением между ними системных ресурсов. Их несколько.
□ Прерывания. С их помощью устройства используют процессор, чтобы обработать возникшие в этих устройствах события. Далее мы рассмотрим распределение прерываний более подробно.
□ Каналы прямого доступа к памяти (DMA). Используются для обмена данными между устройством и оперативной памятью без участия процессора, для чего на системной плате есть специальный контроллер DMA.
□ Порты ввода-вывода. Служат для обмена данными между устройством и процессором.
□ Области оперативной памяти. Они специально выделены для определенного устройства.
В современных системах все ресурсы распределяются автоматически, а вмешательство в этот процесс может понадобиться для подключения очень старого или нестандартного устройства.
Прерывания
В работе компьютера часто возникают ситуации, когда процессору необходимо отложить на время выполнение основной программы и обработать нажатие клавиши на клавиатуре, щелчок кнопкой мыши или другое событие, возникшее в одном из устройств. Для реализации этой задачи используется механизм прерываний. Прерывание (INT) – это приостановка процессором выполнения основной программы для обработки события, поступившего от внешнего устройства. В стандартном компьютере обычно доступны 16 прерываний, которые распределяются следующим образом:
□ 0 – системный таймер;
□ 1 – клавиатура;
□ 2 – контроллер прерываний;
□ 3 и 4 – последовательные порты COM2 и СОМ1;
□ 6 – контроллер дисковода;
□ 7 – параллельный порт;
□ 8 – часы реального времени (RTC);
□ 12 – PS/2-мышь;
□ 13 – математический сопроцессор;
□ 14 и 15 – первичный и вторичный каналы IDE-контроллера.
Прерывания с номерами 5, 9, 10, 11 изначально свободны и могут назначаться любому устройству. Прерывания 3, 4, 6, 7, 12, 14 и 15 в некоторых случаях могут быть переназначены другим устройствам, а прерывания 0, 1, 2, 8 и 13 – системные, и изменить их невозможно.
В современных компьютерах используется так называемый расширенный контроллер прерываний (Advanced Programmable Interrupt Controller, APIC), который разрабатывался для многопроцессорных систем. APIC ускоряет обработку прерываний и увеличивает их количество до 24.
Технология Plug and Play
В старых компьютерах ресурсы для некоторых плат расширения настраивались вручную, при этом нередко возникали конфликты, особенно после установки новой платы расширения. Решить проблему распределения ресурсов позволила технология Plug and Play, которая автоматически конфигурирует подключаемые устройства.
Чтобы воспользоваться всеми преимуществами Plug and Play, необходима поддержка этой технологии со стороны BIOS, операционной системы и подключаемого устройства. На сегодня она полностью применяется как в аппаратном, так и в программном обеспечении, а устройства без ее поддержки – уже редкость.
Глава 2
Устройство и работа BIOS
Назначение и функции BIOS
BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода-вывода) – это программа для первоначального запуска компьютера, настройки оборудования и обеспечения функций ввода-вывода.
BIOS записывается в микросхему flash-памяти, которая расположена на системной плате. Изначально основным назначением BIOS было обслуживание устройств ввода-вывода (клавиатуры, экрана и дисковых накопителей), поэтому ее и назвали «базовая система ввода-вывода». В современных компьютерах BIOS выполняет несколько функций:
□ запуск компьютера и процедуру самотестирования (Power-On Self Test, POST). Программа, расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает его и готовит к работе. Если обнаруживается неисправность оборудования, процедура POST останавливается с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала;
□ настройку параметров системы с помощью программы BIOS Setup. Во время процедуры POST оборудование настраивается в соответствии с параметрами, хранящимися в специальной CMOS-памяти. Изменяя эти параметры, пользователи могут конфигурировать отдельные устройства и систему в целом по своему усмотрению. Редактируются они в специальной программе, которую называют BIOS Setup или CMOS Setup. Настройке системы с помощью программы BIOS Setup будет посвящена большая часть этой книги;
□ поддержку функций ввода-вывода с помощью программных прерываний BIOS. В составе системной BIOS есть встроенные функции для работы с клавиатурой, видеоадаптером, дисководами, жесткими дисками, портами ввода-вывода и др. Эти функции использовались в операционных системах, подобных MS-DOS, и почти не применяются в современных версиях Windows.
Микросхемы BIOS и их расположение
Во всех современных компьютерах BIOS хранится в микросхеме на основе flash-памяти (Flash Memory). Такая микросхема может быть перезаписана с помощью специальных программ прямо на компьютере. Запись новой версии BIOS обычно называется перепрошивкой. Эта операция может понадобиться, чтобы добавить в код BIOS новые функции, исправить ошибки или заменить поврежденные версии.
В большинстве случаев flash-память устанавливается на специальную панель (рис. 2.1), что позволяет легко заменить микросхему при необходимости.
Рис. 2.1. Примеры установки микросхемы BIOS на панель системной платы
В старых компьютерах встречались микросхемы BIOS в прямоугольном корпусе DIP32 (см. рис. 2.1, слева); в большинстве плат используются микросхемы BIOS в квадратном корпусе (см. рис. 2.1, в центре), а в новых платах можно встретить маленькие чипы с последовательным интерфейсом (см. рис. 2.1, справа). Обычно на них есть наклейка с обозначением версии BIOS, а если ее нет – маркировка чипа flash-памяти.
BIOS использует параметры конфигурации, которые хранятся в специальной CMOS-памяти. Свое название она получила по технологии изготовления чипов, где применялся комплементарный металлооксидный полупроводник (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). CMOS-память питается от специальной батарейки на системной плате, которая также используется для питания часов реального времени.
