Rola BIOSu w systemie.pdf

Rola BIOSu w systemie

Wstħp

Zgodnie z intencjami inŇynierw firmy IBM, BIOS oprcz wykonywania procedur

inicjalizujĢcych wywoþywanych po wþĢczeniu komputera miaþ sþuŇyę jako warstwa

poĻredniczĢca miħdzy systemem operacyjnym a sprzħtem. Tak zwane "usþugi BIOSu" - to

funkcje obsþugi urzĢdzeı takich jak napħdy, karta graficzna, klawiatura itp. Usþugi BIOSu

sĢ zrealizowane za pomocĢ mechanizmu przerwaı programowych - po uruchomieniu

komputera BIOS wpisuje do tablicy wektorw przerwaı adresy procedur obsþugi

odpowiednich przerwaı. System operacyjny, chcĢc wykonaę jakĢĻ operacjħ na

urzĢdzeniu, generuje przerwanie poleceniem int. System operacyjny dziaþaþ zatem w

pewnym sensie na "maszynie wirtualnej" ukrywajĢcej przed nim szczegþy sprzħtowe.

Wykorzystanie BIOSu w systemie MS-DOS

W przypadku starszych systemw operacyjnych ten model rzeczywiĻcie byþ zachowany -

bardzo czħsto wykorzystywaþy one funkcje BIOSu. Niektre systemy operacyjne mogþy

byę wrħcz nazwane "nakþadkĢ" na BIOS, poniewaŇ nie oferowaþy duŇo wiħcej niŇ obsþugħ

systemu plikw, wszystkie pozostaþe operacje wykonywane byþy przy uŇyciu wywoþaı

funkcji BIOSu. Najbardziej jaskrawym przykþadem jest system DOS - pozbawiony

wieloprogramowoĻci, ciħŇar obsþugi pamiħci zrzucaþ na programy uŇytkownika

(prymitywne rozwiĢzania w rodzaju sterownika EMM) itp. Przez wiele osb nie jest w

ogle nazywany systemem operacyjnym, na przykþad w podrħczniku programu Emacs

paragraf o uruchamianiu Emacsa pod MS-DOS zaczyna siħ tak:

This section briefly describes the peculiarities of using Emacs under the

MS-DOS "operating system"(also known as "MS-DOG").

System DOS sprowadzaþ siħ w gruncie rzeczy do dwch elementw - od strony

uŇytkownika byþa to garstka programw diagnostycznych i niewygodny interpreter

poleceı (pozbawiony historii wpisywanych poleceı za to z moŇliwoĻciĢ zmiany znaku

zachħty), od strony programisty byþ to przede wszystkim zestaw funkcji przerwania 21h,

takich jak miħdzy innymi:

Funkcja Opis

09H Wypisywanie tekstu

0AH Czytanie wiersza z klawiatury.

0FH Otwieranie pliku

13H Usuwanie pliku

14H Sekwencyjne czytanie pliku

15H Sekwencyjne pisanie w pliku

16H Tworzenie pliku

2AH Pytanie o datħ

2CH Pytanie o czas

Kod procedury obsþugi tych przerwaı wywoþywaþ przerwania BIOSu. Na przykþad przy

operacjach dyskowych wywoþywaþ funkcje przerwania 13h, przy komunikacji z klawiaturĢ

- przerwania 09h, wypisywanie na ekran - 10h, czas systemowy - 70h. Programy

uŇytkownika rwnieŇ miaþy moŇliwoĻę wywoþywania funkcji BIOSu, mogþy one rwnieŇ

ustawiaę wþasne procedury obsþugi przerwaı.

WiħkszoĻę wspþczesnych systemw operacyjnych nie komunikuje siħ ze sprzħtem

poprzez wywoþania funkcji BIOSu, ale wykorzystuje wþasne sterowniki. Dotyczy to

szczeglnie operacji dyskowych. Dzieje siħ tak z dwch powodw - po pierwsze

wywoþywanie funkcji BIOSu podczas kaŇdej transakcji dyskowej jest nieefektywne. Po

drugie starsze wersje BIOSu majĢ trudnoĻci ze wspþpracĢ z duŇymi dyskami twardymi.

Zamiast zmuszaę uŇytkownikw do aktualizowania BIOSu ( co to znaczy? ) system

operacyjny przejmuje na siebie obsþugħ urzĢdzeı.

Na potwierdzenie przedstawiamy tabelkħ prezentujĢcĢ liczbħ wywoþaı przerwaı BIOSu w

kodzie jĢdra Linuxa (wersja 2.4.20).

Plik

Numer

przerwania

Liczba

wywoþaı

arch/i386/boot/bootsect.S

0x10

0x13

0x10

0x11

arch/i386/boot/setup.S

0x13

0x15

0x16

0x1a

arch/i386/boot/video.S

0x10

0x16

arch/x86_64/boot/bootsect.S 0x13

0x10

0x11

arch/x86_64/boot/setup.S

0x13

0x15

0x16

0x1a

arch/x86_64/boot/video.S

0x10

0x16

Jak widaę Linux wykorzystuje funkcje BIOSu (takie jak wykonywanie operacji dyskowych,

wypisywanie na ekran w trybie tekstowym) tylko podczas startu systemu.

Widaę zatem, Ňe wspþczesne systemy operacyjne "obchodzĢ" BIOS i komunikujĢ siħ

bezpoĻrednio ze sprzħtem. Do wykorzystywania funkcji BIOSu sĢ natomiast zmuszeni

twrcy boot loaderw, czyli programw þadujĢcych system operacyjny. Z tego powodu

nie jest moŇliwe wystartowanie systemu operacyjnego, ktrego obraz znajduje siħ na

urzĢdzeniu, z ktrym nie wspþpracuje BIOS (lub na tej czħĻci dysku twardego, do ktrej

nie ma dostħpu). Drugim problemem, ktry napotyka siħ podczas tworzenia boot loadera

jest bardzo uboga funkcjonalnoĻę oferowana przez BIOS. Na przykþad aby boot loader

mgþ dziaþaę w trybie graficznym (tak jak program GRUB) sam musi zapewniaę obsþugħ

trybu graficznego karty.

Alternatywy dla BIOSa. Specyfikacja EFI

Podobno inŇynierowie z IBM, ktrzy opracowali BIOS, przewidywali, Ňe trafi on do okoþo

250 tysiħcy komputerw, a nastħpnie zostanie zastĢpiony innym, lepszym rozwiĢzaniem.

Staþo siħ jednak inaczej - BIOS nieprzerwanie od ponad dwudziestu lat krluje na

komputerach osobistych. Natomiast jego rola systematycznie siħ zmniejszaþa. Obecnie

wþaĻciwie jedynymi programami wykorzystujĢcymi BIOS sĢ programy þadujĢce system

operacyjny.

Z tych powodw firma Intel opracowaþa specyfikacjħ EFI (Extensible Firmware Interface).

EFI jest warstwĢ poĻredniczĢcĢ miħdzy programem þadujĢcym system operacyjny a

sprzħtem. Ponadto system operacyjny juŇ po uruchomieniu moŇe wywoþywaę funkcje EFI.

RŇnicĢ w stosunku do tradycyjnego modelu, w ktrym sterowniki urzĢdzeı takich jak

karty graficzne, sieciowe itp. umieszczane sĢ jako firmware w pamiħci ROM, jest fakt, Ňe

wedþug specyfikacji EFI sterowniki mogĢ byę zapisywane na twardym dysku (patrz dalej).

Ponadto nie bħdĢ one napisane w assemblerze, lecz w C.

DuŇym zyskiem jest fakt, Ňe juŇ w chwili uruchomienia boot loadera ma on do dyspozycji

bogate Ļrodowisko - tryb graficzny, stos TCP/IP itp. To samo dotyczy programu do

konfiguracji urzĢdzeı (odpowiednika Setupa BIOSu) - nie bħdzie on juŇ nieprzyjemnĢ

aplikacjĢ w trybie tekstowym, tylko przyjaznym programem z graficznym interfejsem

uŇytkownika, ktry na dodatek moŇna uruchamiaę zdalnie.

Wprowadzenie EFI nie oznacza caþkowitej rezygnacji z BIOSu. Pþyty gþwne nadal bħdĢ

zawieraę kostkħ z BIOSem, zawierajĢcĢ instrukcje wykonywane przez procesor tuŇ po

uruchomieniu komputera. Podobnie jak dzieje siħ to dotychczas, pierwszym krokiem

bħdzie sprawdzenie pamiħci, wykrycie twardych dyskw itp. Na koıcu zainicjalizowany

zostanie interfejs EFI. OczywiĻcie sterowniki urzĢdzeı nie zostanĢ zamieszczone w

pamiħci flash BIOS (po pierwsze koĻci majĢ ograniczonĢ pojemnoĻę, po drugie dodanie

nowego sterownika oznaczaþoby koniecznoĻę uaktualnienia pamiħci flash), tylko zapisane

na specjalnie wydzielonym obszarze twardego dysku. Ta czħĻę specyfikacji jest

przedmiotem wielu kontrowersji, poniewaŇ specyfikacja okreĻla, Ňe ten obszar dysku

powinien byę partycjĢ logicznĢ z systemem plikw FAT 32 o rozmiarze rwnym 1%

rozmiaru caþego dysku. Na partycji oprcz sterownikw moŇna zamieszczaę kod boot

loaderw oraz rŇnego rodzaju narzħdzia diagnostyczne.

Linki

· Funkcje przerwania 21h http://www.binboy.org/index.php?show=ados.htm

· Strona gþwna projektu EFI http://www.intel.com/technology/efi/

· Wprowadzenie do EFI

http://www.intel.com/update/departments/initech/it10012.pdf

· FAQ na temat EFI ze strony American Megatrends

http://www.ami.com/products/efi/faq.cfm

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: