1. Khái niệm ROM BIOS.
BIOS (Basic Input Output System - Hệ thống vào ra cơ sở) là một chương trình khá nhỏ cung cấp một giao tiếp đã được chuẩn hoá giữa mọi thành phần phần cứng máy tính với hệ điều hành. Chương trình này được viết và nạp vào bộ nhớ ROM bởi các hãng sản xuất: Phoenix Technologies Ltd., Award Software hay American Megatrends Inc…(AMI). Khi không có nguồn nuôi do tắt nguồn máy tính hay mất điện đột ngột, mọi dữ liệu trong ROM vẫn được giữ nguyên.
ROM chứa chương trình BIOS được gọi là ROM BIOS. ROM BIOS được gắn trên mainboard và là thành phần quan trọng không thể thiếu được trong máy tính.
Phần sau đây sẽ trình bày tầm quan trọng của BIOS.
Các chương trình trong ROM BIOS :
BIOS gồm nhiều chương trình con:
o Chương trình POST (Power On Self Test)
o Chương trình điều khiển các thiết bị vào/ra
o Chương trình BIOS Setup
o Chương trình Mồi (Boot Strap Loader)
o Các chương trình hỗ trợ hoạt động của máy tính.
BIOS làm việc như thế nào?
Quá trình khởi động máy tính chỉ thực hiện trong thời gian rất ngắn, nhưng bên trong máy tính là hàng loạt chuỗi các thao tác phức tạp, có thể tóm tắt như sau:
Khi khởi động máy tính, BIOS sẽ là chương trình đầu tiên được thực thi. Trước hết, chương trình POST sẽ tự kiểm tra các phần cứng của máy tính, xác định những thiết bị ngoại vi nào được kết nối và hoạt động. Nếu có bất cứ sự cố nào, nó sẽ thông báo bằng những tiếng bip hoặc hiện thông báo lỗi trên màn
hình. Nếu không có vấn đề gì, sau khi cung cấp tài nguyên hệ thống cho các phần cứng, các thông tin về cấu hình máy sẽ được hiện thị trên màn hình. Cuối cùng, nó tìm kiếm và nạp hệ điều hành từ đĩa cứng (hay đĩa khởi động) vào bộ nhớ RAM của máy tính và trao quyền điều khiển cho hệ điều hành. Quá trình khởi động kết thúc khi màn hình xuất hiện :
- Dấu nhắc DOS (C:\> -) , nếu máy cài đặt hệ điều hành DOS - Màn hình Desktop, nếu máy cài đặt hệ điều hành Windows
Quá trình POST
Việc tìm hiểu quá trình POST là điều cần thiết. Bạn sẽ dễ dàng phát hiện sự cố các phần cứng máy tính nếu bạn nắm vững các công việc của POST. Sau đây là khái quát về quá trình POST :
1. Khi bật nguồn, các thành phần trên máy tính được cấp điện từ nguồn máy tính và bắt đầu hoạt động. Một tín hiệu điện theo đường dây dẫn đến CPU để xoá các thanh ghi đồng thời thiết lập thanh ghi IP (Thanh ghi con trỏ lệnh – Instruction pointer) về giá trị F000 ( máy AT) hoặc E000 (máy ATX). Giá trị này chính là địa chỉ chứa lệnh đầu tiên của chương trình POST trong ROM BIOS. CPU dùng địa chỉ này để tìm và chạy chương trình POST.
2. Chương trình POST sẽ kiểm tra hoạt động của:
o CPU : Nếu CPU hoặc bộ tạo xung nhịp bị lỗi, thì công việc tiếp theo của POST sẽ chấm dứt.
o BIOS: POST kiểm tra BIOS, tính toán và đưa ra kết quả tổng (Checksum), nếu không phù hợp với giá trị Checksum của hãng sản xuất thì ROM BIOS bị lỗi và một thông báo lỗi được tạo ra
o CMOS: Lỗi xảy ra do CMOS hỏng hoặc pin nuôi CMOS yếu. 3. Kiểm tra hoạt động của các bus , các thành phần khác (Chipset, DMA, bộ
điều khiển ngắt ….) trên mainboard.
4. Kiểm tra mạch điện, bộ nhớ RAM trong mạch điều khiển màn hình (Video card hay Display Adapter). Lúc này những thông tin đầu tiên về Video card xuất hiện trên màn hình.
5. Kiểm tra dung lượng và hoạt động đọc/ ghi của bộ nhớ chính. Dung lượng bộ nhớ được kiểm tra sẽ hiển thị lần lượt trên màn hình, nếu RAM tốt, dung lượng RAM sẽ được hiển thị rõ ràng trên màn hình. Nếu RAM không đúng với yêu cầu của mainboard, module RAM hoặc khe cắm RAM bị lỗi, …màn hình có thông báo lỗi hoặc có tiếng kêu bip đặc trưng. 6. Kiểm tra bộ điều khiển bàn phím và khởi động bàn phím. Màn hình xuất
7. Thực hiện kiểm tra các thiết bị : ổ đĩa mềm, ổ đĩa cứng, cổng nối tiếp, cổng song song, chuột, …. Khi có lỗi xảy ra, thông báo lỗi tương ứng sẽ được hiển thị. Hình 3.10. là màn hình hiển thị thông tin về quá trình POST.
8. Nếu kết quả kiểm tra phần cứng của POST không phù hợp với các thông số được ghi trong CMOS Setup ( có nghĩa là giá trị Checksum là đúng) thì trên màn hình sẽ hiển thị thông báo lỗi. Nếu đúng, POST sẽ cung cấp những thông tin cấu hình đã ghi trong CMOS trên màn hình. (Hình 3-1)
Hình 3-1: Những thông tin về quá trình POST được hiển thị trên màn hình 9. Để kết thúc quá trình POST, POST trao quyền điều khiển lại cho chương
trình con phục vụ ngắt INT19 – thường gọi là chương trình Boot-Strap – Loader (chương trình mồi). Chương trình này có nhiệm vụ tìm kiếm và nạp hệ điều hành từ đĩa vào bộ nhớ, nếu không tìm thấy, chương trình sẽ thông báo lỗi trên màn hình.
CPU Type : Pentium III Base Memory : 640K
Co-Processor : Installed Extended Memory : 130048 K
CPU Speed : 800MHz Cache Memory : 256K
Diskette Drive A : 1.44M. 3.5in. Display Type : ECGA/VGA
Diskette Drive B : None Serial Port(s) : 3F8 2F8
Pri. Master Disk : LBA,UDMA2, 9237MB Parallel Port(s) : 378
Pri. Slave Disk : None DRAM Type : SDRAM
Sec. Master Disk : None SPD On Motherboarrd : YES
Sec. Slave Disk : None Data Integrity : Non ECC
PCI device listing
Bus No Device No Func No Vender ID Device ID Device class IRQ
0 4 1 8086 7111 IDE controler 14/15
2 4 2 8086 7112 Serial bus controler 10
Thông tin về bộ vi xử lý Thông tin về bộ lưu trữ Thông tin về bộ nhớ Thông tin về thiết bị ngoại vi Thông tin về các card Bộ vi xử lý
Dung lượng RAM
Tên hãng sản xuất BIOS
Award Modular BIOS v4.51PG An Energy Star Aly Copyright(c) 1994-2003.
Asus P2B ACPI BIOS Revision 1012 EPA POLLUTION PREVENTER
Intel (R) Pentium (R) III 800 MHz Processor Memory Test :131072KB OK
Award Plug and Play BIOS Extension V2.0A Copyright (c) 2003 Award Software. Inc. PnP Init Completed
Trend ChipAwayVirus(R) On Guard
Detecting HDD Primary Master ….Seagate ST340014A Detecting HDD Primary Slaver ….none
Detecting HDD Secondry Master ….none Detecting HDD Secondary Slave ….none
Press DEL to Enter SETUP 0303/00-i440BX<<P2B>>-00
Phiên bản BIOS
Kiểm tra ổ cứng
http://www.truongltrutw2.edu.vn Hình 3-2: Thông tin cấu hình hệ thống
Các BIOS trên máy tính
Một vấn đề đặt ra là nếu bổ sung thêm một số thành phần phần cứng khác vào hệ thống máy tính, BIOS hệ thống liệu có nhận biết được không? Các nhà thiết kế máy tính đã biết phòng xa với ý tưởng không nên giới hạn BIOS trên mainboard, mà phải bao gồm cả BIOS phục vụ cục bộ cho từng thiêt bị hoặc trên vỉ mạch mở rộng và chúng trở thành một phần của BIOS hệ thống mà hệ điều hành sử dụng để giao tiếp với thiết bị ngoại vi. Các BIOS khác có thể bao gồm:
o BIOS trên Card màn hình
o BIOS trên mạch điều khiển đĩa cứng, mềm,CD
o BIOS trên Card mạng
o BIOS Card MODEM
o ………….
Tạo bóng ROM (Shadowing ROM)
Thông tin của ROM BIOS luôn luôn được sử dụng tới. Nhưng do tốc độ truy cập lên ROM khá chậm, khoảng 150-200ns, nên làm giảm hiệu quả hoạt động của toàn hệ thống. Một giải pháp rất hữu hiệu đó là : ngay trong quá trình khởi động, các nội dung của ROM BIOS và các ROM khác sẽ được sao chép lên vùng nhớ trên (Upper Memory Area - UMA) của bộ nhớ chính. Khi cần, bộ vi xử lý sẽ lấy thông tin từ bản sao trên RAM với tốc độ truy xuất nhanh hơn (50-60ns) thay vì truy cập lên ROM. Đó chính là Tạo bóng ROM. Hình 3-3. là sơ đồ tổ chức bộ nhớ của hệ điều hành DOS và bản đồ bộ nhớ của UMA.
Trong vùng nhớ trên (UMA), BIOS hệ thống được sao chép lên vùng nhớ từ địa chỉ F0000 với BIOS cũ có dung lượng 64KB hoặc từ địa chỉ E0000 với BIOS có dung lượng 128 KB. Các ROM và RAM của mạch điều khiển màn hình được sao chép lên địa chỉ từ A0000. Còn vùng có địa chỉ D0000-DFFFF là vùng giành cho các BIOS của vỉ mạch mở rộng hoặc giành cho mục đích khác. .
Tạo bóng ROM có thể được thực hiện hay không bằng cách bạn đặt tuỳ chọn Disable/ Enable thông qua chương trình BIOS Setup/ trong mục chọn
Advanced BIOS Features.
64KB X MB Extended Memory 64KB System BIOS (E0000- FFFFF) Dù tr÷ (D0000-DFFFF) Video ROM
a. Bản đồ bộ nhớ của Vùng nhớ trên b. Tổ chức bộ nhở RAM của hệ điều hành DOS
Hình 3-3: Tổ chức bộ nhớ của Hệ điều hành MS DOS
Flash ROM
Có thể nói BIOS là phần dẻo của hệ thống, vì nó có khả năng giao tiếp với cả phần cứng và phần mềm của hệ thống. Khi phần mềm và phần cứng có những thay đổi, BIOS cũng phải được cập nhật theo. Với BIOS ROM cổ điển, việc ghi thêm thông tin trên ROM là không thực hiện được, nên máy tính sẽ không sử dụng được các thiết bị mới , trừ khi bạn thay ROM mới có hỗ trợ thiết bị mới này.
Ngày nay, FLash ROM đã thay thế ROM cũ. Flash ROM chính là EEPROM ( Electronically Erable Programmable Read Only Memory)- bộ nhớ có khả năng lập trình và xoá bằng điện. Nhưng thay cho việc xoá hoặc ghi thông tin theo từng byte , thì Flash ROM lại thực hiện theo từng khối "Block" với thời gian cực ngắn. Nhờ tính chất này của Flash ROM, bạn có thể nâng cấp BIOS hệ thống một cách dễ dàng bằng phần mềm mà không cần phải thay chip ROM mới. Hình 3-4. Là một kiểu Flash ROM của hãng AMI.
Hình 3-4. BIOS của hãng AMI
Nếu cần phải nâng cấp BIOS, bạn có thể truy cập vào Web site của hãng sản xuất BIOS hoặc của hãng sản xuất mainboard mà bạn đang sử dụng để có thông tin chi tiết. Hình 3-5. Là Web site của hãng phần mềm AWARD.
Hình 3-5: Web site của hãng AWARD, cung cấp thông tin về cập nhật BIOS
2. Xác lập BIOS
- Khi bật máy tính, màn hình hiển thị trang thứ nhất và nhìn xuống dòng chữ cuối trang “Press Del to enter Setup” nghĩa là “Nhấn phím DEL để thiết lập”. Thường các Mainboard bán rời ở Việt Nam thì nhấn phím Del để vào CMOS Setup, nhưng có một số khác thì nhấn phím F1, F2, Ctrl + Esc, ... F10
Ở đây để làm ví dụ minh họa, ta sử dụng Mainboard gắn BIOS nhãn hiệu Award là một loại BIOS thông dụng nhất.
AWARD BIOS 1. CMOS SETUP UTILITY
Sau khi nhấn phím Del, trang MAIN MENU của thiết lập BIOS hiện ra như sau :
CMOS Setup Utility – Copyright (C) 1984 – 1999 Award Software Standard CMOS Features
STANDARD CMOS SETUP AVANCED BIOS FEATURES ADVANCED CHIPSET FEATURES INTEGRATED PERIPHERALS POWER MANAGEMENT SETUP PNP/PCI CONFIGURATION PCI HEALTH STATUS OPTION
FRENQUENCY CONTROL LOAD FAIL-SAFE DEFAULTS LOAD OPTIMIZED DEFAULTS SET SUPERVISOR PASSWORD SET USER PASSWORD
SAVE & EXIT SETUP EXIT WITHOUT SAVING
ESC: Quit F9 : Menu in BIOS ↑↓←→ : Select Item
F10 : Save & Exit Setup.
Time, date hard Disk Type ...
Trang CMOS SETUP UTILITY chứa các trang xác lập, ta sẽ vào các trang này để xem và thay đổi các xác lập.
+ Các phím mũi tên: Di chuyển vệt sáng đến các trang hoặc các mục (chọn lựa) muốn thiết lập.
+ Phím ESC : Thoát ra trang hiện tại và trở về trang menu chính. + Phím F10 : Lưu các xác lập sau khi thoát khỏi xác lập BIOS. + Phím Shift + F2 : Điều chỉnh màu của trang hiện hành.
2. STANDARD CMOS SETUP
CMOS Setup Utility – Copyright (C) 1984 – 1999 Award Software Standard CMOS Features
Date (mm : dd : yy) Sat, Sep 18 2004
Time (hh : mm : ss) 12:52:05
IDE Primary Master Press Enter None
IDE Primary Slave Press Enter None
IDE Secondary Master Press Enter None
IDE Secondary Slave Press Enter None
Drive A 1.44M, 3.5 inch
Drive B None
Floppy 3 mode Support Disabled
Video EGA/VGA
Half On All Erros
Base Memory 640K
Extended Memory 31744K
Total Memory 32764K
Item Help Menu Lever Change the day, month, year and century
↑↓←→ : Move Enter : Select +/-/PU/PD: Value ESC: Exit F1: General Help
F5: Previous F6: Fail – Safe Defaults F7: Optimizep Defaults
• Date (mm:dd:yy) : các lập ngày giờ hệ thống theo thứ tự tháng, ngày, năm.
• Time (hh:mm:ss): xác lập đồng hồ cho hệ thống theo thứ tự giờ, phút, giây.
• IDE Primary Master ; IDE Primary Slave; IDE Secondary Master; IDE Secondary Slave: xác lập thông tin của 4 ổ đĩa cứng trên 2 cáp IDE: Primary
Master; Primary Slave; Secondary Master; Secondary Slave. Nhấn Enter chọn một ổ đĩa thì hiện ra trang Sub Menu để xác lập các thông tin cho ổ đĩa vừa chọn:
CMOS Setup Utility – Copyright (C) 1984 – 1999 Award Software IDE Primary Master
IDE HDD Auto – Detection Press Enter
IDE Primary Master Auto
Access Mode Auto
Capcity 0 MB Cylinder 0 Head 0 Item Help Menu Lever ¾ To auto-detect the HDD’S size, head... on this channel
Precomp 0
Landing Zone 0
Sector 0
↑↓←→ : Move Enter : Select +/-/PU/PD: Value ESC: Exit F1: General Help
F5: Previous F6: Fail – Safe Defaults F7: Optimizep Defaults
9 • IDE HDD Auto-Detection : Enter để hệ thống tự dò tìm.
9 • IDE Primary/Secondary/Master/Slave : nếu ta để Auto thì hệ thống tự dò tìm những thiết bị IDE. Nếu không được, hãy thay bằng Manual
và ta phải tự xác định thông số cho các mục dưới (Capcity Cylinder , Head, Precomp...)
9 • Access Mode : mục này để xác định kiểu truy cập dữ liệu đến IDE, ví dụ như LBA (Large Block Access). Ta có thể chọn Auto để hệ thống tự động dò tìm.
• Drive A : chọn lựa kiểu ổ đĩa mềm cài đặt, gồm 5 loại ổ đĩa mềm : + 360 KB, 5.25 inch.
+ 1.2 MB , 5.25 inch. + 720 KB , 3.5 inch. + 1.44 MB , 3.5 inch. + 2.88 MB , 3.5 inch.
+ NONE: không cài đặt ổ đĩa mềm. Thường dùng loại 1.44MB, 3.5 inch
• Drive B : Nội dung xác lập giống như Drive A.
• Flopy 3 Mode Support : Cho phép (Enable) hoặc không cho phép (Disable) thực hiện chế độ hỗ trợ ổ đĩa mềm thứ 3.
• Video: lực chọn chế độ hiển thị màu của Video Card theo các chuẩn Mono (đơn sắc), CGA(4 hoặc 8 màu), ega (16 màu) và VGA.
• Half On : Chọn chế độ bảo vệ cho máy tính tự động tắt khi xảy ra lỗi nào đó, gồm có :
+ All Errors : Máy tạm dừng vì bất kỳ một lỗi nào. + No Errors: máy không tạm dừng khi xảy ra lỗi.
+ All, but key board: Máy tạm dừng khi xảy ra lỗi, ngoại trừ các lỗi trên bàn phím.
+ All, but Diskette: Máy tạm dừng khi xảy ra lỗi, ngoại trừ các lỗi trên đĩa mềm.
+ All, but Disk/key: Máy tạm dừng khi xảy ra lỗi, ngoại trừ các lỗi trên đĩa mềm và bàn phím.
3. ADVANCED BIOS FEATURES :
CMOS Setup Utility – Copyright (C) 1984 – 1999 Award Software IDE Primary Master
Y2k Monitor Disabled
CPU Internal Cache Enabled
External Cache Enabled
CPU L2 cache ECC Checking Enabled Processor Number Feature Enabled Quick Power On Self Test Enabled
First Boot Device Floppy
Secon Boot Device HDD-0
Third Boot Device LS/ZIP
Boot Other Device Enabled
Swap Floppy Seek Disabled
Boot Up Floppy Seek Enabled
Boot Up NumLock Status On
Gate A20 Option Fast
FirmWare Write Protect Disabled Tepematic Rate Setting Disabled x Typermatic Rate (Chars/Sec) 6
x Typematic Delay (Msec) 250 Security Option
OS Select For DRAM > 64 MB
Menu Lever ¾
Alllows you to choose the VIRUS warning feature for IDE Hard Disk boot sector protection. If this function is enabled and someone attempt to write data into this area, HIOS will show a warning message on screen and alarm beep.
↑↓←→ : Move Enter : Select +/-/PU/PD: Value ESC: Exit F1: General Help
F5: Previous F6: Fail – Safe Defaults F7: Optimizep Defaults
y Anti – Virus Protection: Chọn (Enabled) hoặc không chọn (Desabled) chế độ cảnh báo khi có virus xâm nhập muốn phá hoại vùng khởi động của ổ đĩa cứng.
y Y2K Monitor: Nếu chọn Enabled, hệ thống sẽ tự động dò tìm lỗi sự cố Y2K.
y CPU Internal Cache: tất cả mọi CPU đều được thiết kế có bộ lưu trữ trong
(cache L1) nên chọn Enabled.
y External Cache: Một số loại CPU sau này được thiết kế có cache Level 2, ta nên chọn enable khi thiết lập cho CPU có cache L2.