Читать книгу: «Тонкая настройка компьютера с помощью BIOS. Начали!», страница 2

Оперативная память

Оперативная память – один из важнейших компонентов системы, она необходима для работы операционной системы и приложений, для обработки и временного хранения данных. Для оперативной памяти может использоваться обозначение ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory – память с произвольным доступом).

Во всех современных компьютерах используется так называемая динамическая память, или DRAM (Dynamic RAM); подобное обозначение можно встретить в названиях некоторых параметров BIOS. Динамическая память бывает различных типов, но в последние годы применяются следующие.

□ SDRAM (Synchronous DRAM). Этот тип памяти использовался в уже устаревших системах класса Pentium I/II/III и в аналогичных моделях с процессорами AMD.

□ DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM), или просто DDR. В отличие от обычной SDRAM, в DDR за один такт передается два пакета данных, поэтому данная память работает в два раза быстрее. Этот тип памяти применялся в системах на базе процессоров Pentium 4/ Celeron и AMD Athlon/Sempron.

□ DDR2. Эта память являет собой дальнейшее развитие технологии DDR: в ней за счет усовершенствования внутренней архитектуры модуля достигается уже четырехкратное увеличение объема передаваемых данных за один такт по сравнению с SDRAM. Память DDR2 используется в системах с процессорными разъемами LGA 775 (Intel Pentium 4, Pentium Dual-Core, Core 2 Duo/Quad и т. п.) и АМ2 (AMD Phenom/Athlon/Sempron).

□ DDR3. Данный стандарт предусматривает передачу уже восьми пакетов данных за такт и используется в компьютерах на базе современных процессоров Intel Core i3/5/7 (LGA 1366/1156) и AMD Phenom II/Athlon II (АМЗ).

Оперативная память выполняется в виде модулей DIMM – небольших плат с несколькими чипами памяти, которые устанавливаются в соответствующие разъемы на системной плате (рис. 1.3). Модули различных типов несовместимы между собой, а их конструкция различается местом расположения ключевого выреза.

Скорость работы оперативной памяти в основном зависит от типа модулей и их тактовой частоты. Эти параметры можно узнать из обозначения модуля, например, модуль памяти DDR2 с частотой 800 МГц обозначается DDR2-800. Вместо тактовой частоты может указываться пропускная способность в Мбайт/с, и тот же модуль DDR2-800 может быть маркирован как РС2-6400 (в большинстве модулей пропускная способность в 80 раз больше тактовой частоты).

Рис. 1.3. Модули памяти DIMM

Шины

Несомненное преимущество ПК – открытая архитектура, позволяющая в широких пределах изменять конфигурацию компьютера, адаптируя его для решения определенных задач. Для этого на системной плате есть периферийная шина с несколькими разъемами, в которые можно вставлять необходимые платы расширения. Существует несколько основных типов шин.

□ ISA (Industry Standard Architecture). Была единственной периферийной шиной для компьютеров 1980-х годов, в 1990-х существовала параллельно с шиной PCI. В современных платах разъемов шины ISA уже нет.

□ PCI (Peripheral Component Interconnect). Разработана в 1992 году компанией Intel для замены медленной шины ISA. Пожалуй, наиболее важное ее преимущество – поддержка технологии Plug and Play, позволяющей автоматически настраивать все подключаемые устройства. Несмотря на почтенный возраст, разъемы этой шины присутствуют и на современных платах.

□ AGP (Accelerated Graphics Port). Скоростной вариант шины PCI, специально оптимизированный для работы видеоадаптера. В современных платах заменен на PCI Express.

□ PCI Express (PCIE). Новая шина, предназначенная для замены шин PCI и AGP. В современных платах шина PCI Express чаще всего используется для подключения видеоадаптеров.

Порты

К портам подключаются периферийные устройства ввода-вывода. Разъемы портов обычно устанавливаются прямо на материнскую плату и выносятся на заднюю панель системного блока. Их также называют интерфейсами.

□ Последовательный порт (СОМ). Устаревший порт для подключения модемов и других устройств. В современных системах используется редко.

□ Параллельный порт (LPT). К нему подключаются некоторые устаревшие модели принтеров, сканеров и другие устройства. В современных системах может отсутствовать.

□ Игровой порт. К нему подключаются устаревшие джойстики, рули и другие игровые манипуляторы. Отсутствует в современных системах.

□ Порт PS/2. В большинстве компьютеров есть два таких специализированных порта: первый – для подключения клавиатуры, второй – для мыши. Если же этот порт всего один или вообще отсутствует, следует использовать клавиатуру или мышь с интерфейсом USB.

□ USB. Наиболее популярный интерфейс для самых разнообразных периферийных устройств. Позволяет подсоединять устройства при включенном питании и автоматически их настраивать. В современных компьютерах имеется несколько разъемов USB на задней, передней или боковой стенке блока.

□ IEEE 1394 (FireWire). Высокоскоростной последовательный порт для цифровых видеоустройств.

□ HDMI (High-Definition Multimedia Interface). Мультимедийный интерфейс для передачи высококачественного цифрового видео и звука.

□ eSATA. Порт для подключения внешних накопителей Serial ATA.

□ 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.