はじめての BIOS 物理実験I - 情報実験 第8回 森川 靖大 （北大・理）

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1 はじめての BIOS 物理実験I - 情報実験 第8回 森川 靖大 （北大・理） morikawa@ep.sci.hokudai.ac.jp
2002/12/06 Original 前坂 たけし （北大院・理） 2000/12/01

2 目次 BIOSって? ～あなたが見たBIOS～ BIOSの役割 ～BIOS いろは～ IRQとBIOSの関係 ～BIOS アドバンス～

3 BIOSって? (1) 前回の組み立て時… パソコンを起動した際にこんな画面が出たはず
Award Medallion BIOS v6.0, An Energy Star Ally Copyright (C) , Award Software, Inc. ASUS P3B-F ACPI BIOS Revision 1004 Intel(R) Pentium(R) III 450MHz Processor Memory Test : OK Award Plug and Play BIOS Extension v1.0A Initialize Plug and Play Cards... Card-01: Creative ViBRA16X PnP PNP Init Completed Trend ChipAwayVirus(R) On Guard Detecting Primary Master ST36421A Detecting Primary Slave ASUS CD-S400/A Detecting Secondary Master ... None Detecting Secondary Slave ... None

4 「BIOS（ばいおす）」 というソフトウェア
このメッセージを表示しているのは? Award Medallion BIOS v6.0, An Energy Star Ally Copyright (C) , Award Software, Inc. ASUS P3B-F ACPI BIOS Revision 1004 このメッセージを表示しているのが 「BIOS（ばいおす）」 というソフトウェア

5 BIOSはどこに? マザーボード上の ROM に記録 ROM (Read Only Memory) * *注 最近は書き換え可能な
で提供され，簡単に アップグレードが可能

6 データの入出力を制御・管理する 基本的なソフトウエア群
BIOSとは? BIOS ［ばいおす］ (Basic Input / Output System) データの入出力を制御・管理する 基本的なソフトウエア群

7 BIOSの役割 1. ハードウェアをチェックしてパソコンを起動 2. ハードウェアに関する設定 3. 基本入出力プログラムを提供

8 ハードウェアのチェック (1) パソコンが起動できる状態にあるかをチェック 以下のハードウェアの接続確認 CPU、メモリ、キーボード、マウス
BIOSの役割 ハードウェアのチェック (1) パソコンが起動できる状態にあるかをチェック 以下のハードウェアの接続確認 CPU、メモリ、キーボード、マウス 各種ドライブ （HDD、CD-ROMドライブ など）の接続確認 拡張スロット （PCI、ISA、AGPなど）の接続確認 などなど…

9 ハードウェアのチェック (2) 起動時のメッセージ… CPU、メモリ、HDD、CD-ROMドライブのチェック…
BIOSの役割 ハードウェアのチェック (2) 起動時のメッセージ… CPU、メモリ、HDD、CD-ROMドライブのチェック… Intel(R) Pentium(R) III 450MHz Processor Memory Test : OK : Detecting Primary Master ST36421A Detecting Primary Slave ASUS CD-S400/A Detecting Secondary Master ... None Detecting Secondary Slave ... None

10 ハードウェアのチェック (3) 起動時のメッセージ… ハードウェアの一覧、PCIデバイスの一覧… BIOSの役割
｜ CPU Type : Intel(R) Pentium(R) III 450MHz Processor ｜ ｜ Cache Memory : 512K Memory Installed : 128M ｜ ｜―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――｜ ｜ Diskette Drive A : 1.44M, 3.5 in Serial Port(s) : 3FB 2FB ｜ ｜ Diskette Drive B : None Parallel Port(s) : 37B ｜ ｜ Pri. Master Disk : 6449MB, UDMA DRAM Type : SDRAM ｜ ｜ Pri. Slave Disk : CD-ROM, UDMA SPD On Module(s) : Yes ｜ ｜ Sec. Master Disk : None Data Integrity : Non-ECC ｜ ｜ Sec. Slave Disk : None ｜ └―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――┘ PCI device listing..... Bus No. Device No. Func No. Vendor ID Device ID Device Class IRQ ――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― IDE Controller /15 Serial bus controller 11 Network controller Display controller

11 PCが起動するまで ROMの中のプログラムをメインメモリへ転送
ハードウェアの 検出・検査・設定 ROMの中のプログラムをメインメモリへ転送 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 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 電源 投入 BIOS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

12 ハードウェアの設定 BIOSの役割 あとで詳しく…

13 基本入出力プログラム ハードウェア BIOS 入力装置・出力装置を制御するプログラムを提供
→ いわゆる「デバイスドライバ」にその役目を譲渡 ハードウェア BIOS オペレーティングシステム キーボード、マウス モニタ、HDD、NIC などなど

14 BIOSの役割 最近のBIOS Plag & Play (PnP) 差し込む(Plag)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． 例： PCIバスに接続したネットワークカード、グラフィックカードが 細かい設定を必要とせずに利用できる Award Plug and Play BIOS Extension v1.0A Initialize Plug and Play Cards... Card-01: Creative ViBRA16X PnP PNP Init Completed BIOSがPnP機能を 有していることを表す 起動時のメッセージ Advanced Power Management (APM) ソフトウエアレベルで供給電力を制御する機能 例： OSをシャットダウンするだけでPC本体の電源が停止 ハードウェア，OS，BIOSの3つが対応していることが必要．

15 ハードウェアに関する設定 a. IDEに関する設定 b. 起動ディスクに関する設定

16 BIOSの設定 設定画面の呼び出し PCの起動時に呼び出し可能 情報実験機ではDelキーを押す

17 IDEの設定画面 BIOSの設定

18 IDEの設定内容 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
BIOSの設定 IDEの設定内容 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 slave ※実験機では自動認識 (Auto) を 選択する Secondary Primary 起動中のメッセージの一部 Pri. Master Disk : 6449MB, UDMA 2 Pri. Slave Disk : CD-ROM, UDMA 2 Sec. Master Disk : None Sec. Slave Disk : None

19 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 本日の実習で実際にやってみましょう!!

20 設定の保存先 CMOS-SRAM [Complementary Metal Oxide Semiconductor
BIOSの設定 設定の保存先 CMOS-SRAM [Complementary Metal Oxide Semiconductor - Static Random Access Memory] 読み込み書き込み両方が可能なメモリ 電力が供給される限り情報を記憶可能 消費電力が極めて低い CMOSの電力供給源は内蔵電池 PCの電源をオフにしてもCMOS内の情報は保持 電池が消耗すると，BIOSの設定が消えやすくなり， 内蔵時計が狂う 最近は，マザーボード使用期間よりも電池の寿命が長い！

21 IRQ Interrupt ReQuest （割り込み要求） 周辺機器には0～15番までの「割り込み要求番号」が付いている システムタイマー
BIOSの設定 IRQ Interrupt ReQuest （割り込み要求） 周辺機器には0～15番までの「割り込み要求番号」が付いている 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) 10 2 (PICカスケード) 11 3 COM2 12 PS/2マウス 4 COM1 13 数値演算プロセッサ 5 14 IDE(Primary) 6 フロッピーディスク 15 IDE(Secondary) 7 LPT1

22 割り込み とは? CPUがある処理を行っている最中に、他のハードウェアから処理の要求があること
BIOSの設定 割り込み とは? CPUがある処理を行っている最中に、他のハードウェアから処理の要求があること CPUは現在行っている処理を一時中断させ，別の処理を行う 日常(?)の例： Oさんがお昼ご飯を食べていると、友人のMさんが以前に貸していた飲み代を取り立てにやってきた。Oさんは一旦お昼ご飯を食べるのを中断し、飲み代を返した後にまたお昼ご飯を食べ始めた。

23 IRQに関して 利用可能なIRQの数は最大で15個しかない 割り込み番号は競合してはならない ただし、PCIバスは割り込み番号を共有できる
BIOSの設定 IRQに関して 利用可能なIRQの数は最大で15個しかない 割り込み番号は競合してはならない ただし、PCIバスは割り込み番号を共有できる → PCIバスによりIRQ不足を緩和している あなたのPCのIRQを知るには? Linux /proc/interrupts ファイルの中を見る Windows 「コントロールパネル」→「システム」→「デバイスマネージャ」 としてデバイスマネージャを起動して調べる

24 (ただし、手動でIRQを設定する事も出来る)
BIOSの設定 IRQとBIOS 昔はハードウェアに対してIRQを手動で設定する必要があった → 現在のBIOSは自動的にIRQを設定してくれる (ただし、手動でIRQを設定する事も出来る)

25 まとめ BIOSなしにはOSは起動せず!! BIOS によって様々なハードウェアの設定やIRQの割り当てが可能だが、最近はPCIバスの普及によりほとんどが自動設定される BIOS の設定は内蔵電池により長期間に渡り保持 BIOS は簡単にアップデート可能

26 参考文献 渡邉郁郎．AT互換機のBIOS．エーアイ出版．pp503
ASUS. P3B-F Motherboard Manual ftp://ftp.asus.com/pub/ASUS/mb/slot1/440bx/p3b-f/p3bf-104.pdf

27 来週は Debian GNU/Linux 3.0-woody- のインストールを行います
本日の実習編… BIOS の設定 BIOS にじかに触れてみましょう Windows 98 SE のインストール 『OSのインストール』をおこなって、 自分でパソコンをセットアップしてみましょう 来週は Debian GNU/Linux 3.0-woody- のインストールを行います お楽しみに♪