最低限BIOS 物理実験1 情報実験第八回 2005/11/25

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1 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 : /11/28 : Y. Nakagami

2 目次 BIOS とは BIOS はどこにある？ BIOS の仕事 BIOS の設定方法

3 BIOS （バイオス）とは Basic Input/Output System 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

4 BIOS （バイオス）とは Basic Input/Output System BIOS OS ① ② 周辺機器 制御 入出力手段の提供
ハードウェア ソフトウェア

5 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

6 BIOS はどこにある？ マザーボード上の ROM に記録されている ROM (Read Only Memory)

7 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 OS の起動 プラグアンドプレイ/電源管理
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 OS の起動 プラグアンドプレイ/電源管理

8 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 OS シングルタスク
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 ハードウェア BIOS OS キーボード、マウス

9 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 デバイス ドライバ デバイス ドライバ デバイス ドライバ 基本的ハードウェア キーボード、マウス

10 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 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)

11 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.

12 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) : 3F8,2F Display Type : VGA/EGA | | Parallel Port(s) : BIOS Build Date : 07/27/ | | 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 UDMA | | Secondary Master : ATAPI CD-ROM UDMA | :

13 PCIデバイス一覧/リソースの割り当て リソースの割り当て :
+==================================================================================+ | PCI Devices: | | PCI Onboard PCI Bridge PCI Onboard USB Controller,IRQ | | PCI Onboard USB Controller,IRQ PCI Onboard USB Controller,IRQ | | PCI Onboard USB Controller,IRQ PCI Onboard USB Controller,IRQ | | PCI Onboard PCI Bridge PCI Onboard Multimedia device,IRQ | | PCI Onboard IDE PCI Bridge Ethernet,IRQ | | PCI Slot-3 Ethernet,IRQ PCI Slot-5 VGA,IRQ | リソースの割り当て

14 ROMの中のプログラム（IPL） をCPUへ転送 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
OS の起動プロセス（概略） ハードウェアの 検出・検査・設定 ROMの中のプログラム（IPL） をCPUへ転送 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 電源 投入 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 パーティション1 パーティション2 パーティション3 ブートローダー カーネルローダー

15 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 (Advanced Power Management)
差し込む (Plug) だけで自動認識され，動作 (Play)するように，最適なハードウェア環境を提供する． NIC の PCI 接続 ビデオカードのPCI 接続 USB 接続 電源管理 - APM (Advanced Power Management) ・ ソフトウェアレベルで供給電源制御する機能 ・ 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

16 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

17 BIOSの設定 BIOS の設定方法：設定画面 BIOS設定画面のメニュー

18 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)

19 IDE 接続設定 Primary master Primary slave Secondary master Secondary slave
Secondary Primary ■IDE とは？ 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.

20 起動ドライブの設定 本日の実習で実際にやってみましょう!! 起動ドライブの優先順位を設定する FDD, HDD, CD-ROM ?
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!!

21 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 実習編でやってみましょう!!!

22 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, ISBN

23 CPUがアクセスできるメモリー上に、周辺機器
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 周辺機器 I/O ポート メモリー

24 IRQ （Interrupt ReQuest）
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。

25 IRQコントローラの構成 CPU 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 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
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 5 13 数値演算プロセッサ 6 14 IDE(Primary) フロッピーディスク メモリ 7 15 IDE(Secondary) LPT1

26 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
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