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最低限BIOS 物理実験1 情報実験第八回 2005/11/25 Last Modified : 2005/11/25 : Y. Morikawa Original : 2003/11/28 : Y. Nakagami 目次 とは BIOS はどこにある？ BIOS の仕事 BIOS の設定方法 BIOS BIOS （バイオス）とは Basic Input/Output System ① コンピュータに接続された周辺機器を 制御するプログラム群 ② 周辺機器に対する基本的な入出力手段 をOSやアプリケーションソフトに対し て提供 BIOS （バイオス）とは Basic Input/Output System 入出力手段 の提供 周辺機器 ① ハードウェア OS BIOS ② 制御 ソフトウェア BIOS （バイオス）とは パソコンを起動時にこんな画面が出たは ず BIOS が表示している画面 BIOS はどこにある？ ROM (Read Only Memory) • マザーボード上の ROM に記録されて いる • 最近は書き換え可能 な ROM (フラッシュ ROM) で提供され、簡 単にアップグレードで きる • ROM は大抵電池の すぐそばにある BIOS の仕事 基本入出力プログラム 起動時のハードウェアの認識 ・ ハード情報の取得・初期化 ・ リソース割り当て の起動 プラグアンドプレイ/電源管理 OS BIOSの役割 基本入出力プログラム (1) ハードウェアに固有な 制御プログラムを提供 シングルタスク 現在は基本的なハード ウェア (PS/2接続の キーボードやマウスな ど) のみを制御 OS BIOS ハードウェア キーボード、マウス BIOSの役割 基本入出力プログラム (2) 現在、多様なハードウェアの制御に関しては デバイスドライバ (Device Driver) が利用される OS BIOS 基本的ハードウェア キーボード、マウス デバイス ドライバ デバイス ドライバ デバイス ドライバ 起動時のハードウェアの認識 POST (Power on Self Test) ・電源を入れると IPL （Initial Program Loader） が BIOS ROM 上から CPU に展開・実行 1) ハードウェアの初期化 2) 動作チェック 3) 異常が無ければハードウェアリソースの割り当て ・ I/Oポートアドレス、IRQ, DMAチャンネル (後述の参考資料参照) CPU、メモリ、HDD、 CD-ROMドライブのチェック 起動時のメッセージをよく見てみよう！(一瞬ですけどっ!!) CPU : Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80GHz Speed : 2.80 GHz Press DEL to run Setup Press F8 for BBS POPUP DDR Frequency 400 Mhz, Single-Channel or Virtual Single Channel Checking NVRAM.. 256MB OK Auto-Detecting Pri Master..IDE Hard Disk Auto-Detecting Sec Master..ATAPI CD-ROM Pri Master: ST380011A 8.01 Ultra DMA Mode-5, S.M.A.R.T. Capable and Sta… Sec Master: HL-DT-ST DVDRAM GSA-4120B A102 Ulter DMA Mode-2 Auto-detecting USB Mass Strage Devices .. 00 USB mass storage devices found and configured. ハードウェアの一覧 | System Configration. AMIBIOS Version08.00.10 | +==================================================================================+ | Main Processor(s): Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80 GHz | +==================================================================================+ | Math Processor : Built-In Base Memory Size : 640KB | | Floppy Drive A: : 1.44M, 3.5 in Extd Memory Size : 255MB | | Serial Port(s) : 3F8,2F8 Display Type : VGA/EGA | | Parallel Port(s) : 378 BIOS Build Date : 07/27/04 | | PS/2 Mouse : Present ACPI 1.0 Support : Enabled | +==================================================================================+ | ATA(PI) Device(s) Type Size LBA Block SMART 32Bit DMA PIO | | Mode Mode Info Mode Mode Mode | | Primary Master : Hard Disk 80.0GB LBA 16Sec Good Off UDMA5 4 | | Secondary Master : ATAPI CD-ROM UDMA2 4 | +==================================================================================+ : PCIデバイス一覧/リソースの割り当 て : +==================================================================================+ | PCI Devices: | | PCI Onboard PCI Bridge PCI Onboard USB Controller,IRQ5 | | PCI Onboard USB Controller,IRQ5 PCI Onboard USB Controller,IRQ11 | | PCI Onboard USB Controller,IRQ5 PCI Onboard USB Controller,IRQ5 | | PCI Onboard PCI Bridge PCI Onboard Multimedia device,IRQ5 | | PCI Onboard IDE PCI Bridge Ethernet,IRQ5 | | PCI Slot-3 Ethernet,IRQ5 PCI Slot-5 VGA,IRQ11 | +==================================================================================+ リソースの割り当て OS の起動プロセス（概略） 電源 投入 ROMの中のプログラム （IPL） をCPUへ転送 ハードウェアの 検出・検査・設定 起動ディスクの先頭 からブートローダー を読み込み， メインメモリへ転送 ブートローダーが パーティションの先頭 からカーネルローダーを 読み込み，メインメモリへ 転送 カーネルローダーが OSのカーネルをメイン メモリへ転送 BIOS (IPL) の仕事 ハードディスクの構造 ブートローダー カーネルローダー パーティション1 パーティション2 パーティション3 プラグアンドプレイ/電源管理 プラグアンドプレイ 電源管理 - APM 差し込む (Plug) だけで自 (Advanced Power Management) 動認識され，動作 (Play) するように，最適なハー ・ ソフトウェアレベルで供給電 ドウェア環境を提供する． 源制御する機能 NIC の PCI 接続 ビデオカードのPCI 接続 USB 接続 ・ OSをシャットダウンするだけ でPC本体の電源が停止 (当たり前だと思ってたで しょ?) ・ハードウェア、BIOS、OS の 三者 の連携が必要 BIOSの設定 BIOS の設定方法：設定画面呼出 • PCの起動時に呼び 出し可能 • 情報実験機ではこの 画面ですかさずDel キーを押す BIOSの設定 BIOS の設定方法：設定画面 • BIOS設定画面のメニュー BIOS の設定方法：IDE接続 ※ 上下キーで選択して Enter キー を押すことでディスクの認識方法な どを設定可能 (デフォルトは自動認識) IDE 接続設定 • 接続したドライブが，指定した IDで認識されているかを確認 Primary master Primary slave Secondary master Secondary ■IDE とは？ slave Secondary ハードディスクインターフェイスの規格。 1 コネクタで2台のHDD を接続できる. Primary BIOSの設定 起動ドライブの設定 •起動ドライブの優先順位を 設定する FDD, HDD, CD-ROM ? 本日の実習で実際にやってみましょう!! まとめ BIOS [バイオス] とは、OS (ソフトウェア) と周 辺機器 (ハードウェア) の仲立ちをするソフト ウェア BIOS マザーボード上の専用の ROM に記録さ れる BIOS なしに OS は機能しない ・ ・ ・ ハードウェアの基本的な制御手順を提供 ハードウェアの状態をチェック OS の起動 BIOS の設定は変更可能 参考資料 渡邉郁郎．AT互換機のBIOS． エーアイ出版, ISBN4-87193-652-X 日経BPソフトプレス編, 体系的に学び直すパソコンの仕組み, BPソフトプレス, ISBN4-89100-383-9 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 I/O ポート CPU が直接データをやり取り出来るのはメモリーだけ。 CPUがアクセスできるメモリー上に、周辺機器 とデータをやり取りするための窓口のこと CPU I/O ポート メモリー 周辺機器 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 IRQ （Interrupt ReQuest） 割り込み処理 ■ 突然の要求 (IRQ) に対して CPU に 現在行っている処理に割り込ませて先に 処理をすること ■ IRQコントローラ CPU には割り込みを通知する信号線がついてお り，IRQコントローラはこの信号線とつながっ ている。 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 IRQコントローラの構成 CPU 0 システムタイマー 8 リアルタイムクロック 1 キーボード 9 (ACPI) 2 (PICカスケード) 10 3 COM2 11 4 COM1 12 PS/2マウス 13 数値演算プロセッサ 5 メ モ リ 6 フロッピーディスク 14 IDE(Primary) 7 LPT1 15 IDE(Secondary) 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 DMA チャンネル DMA コントローラ とメモリーが情報をやり 取りする際の専用の通信窓口 ■ DMA 伝送 (Direct Memory Access) データを伝送の際に CPU を通さずにメモリー上で処理 することで, CPU の負担を小さくする伝送方法 DMA コントローラ データ領域 CD-RW チャンネル I/Oポート HDD