 |
Назначение и основные функции базовой системы ввода-вывода
|
|
|
|
Режим работы ЭВМ
ЭВМ (компьютер) представляет собой устройство, способное исполнять четко определенную последовательность операций, предписанную программой.
Характеристики вычислительных систем: надежность, отказоустойчивость, масштабируемость.
В современных ЭВМ можно выделить следующие режимы работы:
· однопрограммный;
· мультипрограммный;
· режим пакетной обработки;
· режим разделения во времени;
· диалоговый;
· режим реального времени.
Режим работы компьютера определяется порядком прохождения задач через компьютер, и в первую очередь количеством задач, параллельно обрабатываемых на компьютере. Режим работы компьютера самым непосредственным образом влияет на производительность вычислительных машин и систем, их эффективности и надежности. В современных ЭВМ, обладающих развитой аппаратно-программной системой управления, возможно использование нескольких режимов работы, основными из которых являются однопрограммный и мультипрограммный режимы.
В однопрограммном режиме единственная программа загружается в основную память компьютера, после чего она выполняется до конца или до получения команды на прекращение счета. В однопрограммном режиме в любой момент времени работает только одно устройство компьютера – процессор или периферийное оборудование, а остальные простаивают в ожидании окончания предшествующего этапа обработки. Таким образом, однопрограммный режим характеризуется низким коэффициентом загрузки оборудования. В результате этого производительность компьютера оказывается невысокой и медленно растет с увеличение быстродействия процесса. Поэтому однопрограммный режим работы приводит к большим потерям эффективности из-за недоиспользования устройств, входящих в вычислительный комплекс.
|
|
|
Мультипрограммный режим – режим, при котором в памяти ЭВМ хранится несколько программ и выполнение одной программы может быть прервано для перехода к выполнению другой с последующим возвратом к прерванной программе. Цель применения мультипрограммного режима – повысить эффективность использования компьютера за счет параллельной работы его основных устройств. При мультипрограммной обработке любая программа последовательно находится в четырех состояниях: ожидание счета, счет, ожидание ввода-вывода, ввод-вывод. Мультипрограммный режим повышает производительность ЭВМ за счет увеличения числа задач, решаемых ЭВМ в течение некоторого промежутка времени. При этом время решения отдельной задачи увеличивается по сравнению со временем решения ее в однопрограммном режиме.
Режим пакетной обработки. В этом режиме задачи (программы и данные), подготовляемые многими пользователями ЭВМ, собираются в пакеты. Пакет состоит из заданий (не более 15), относящимся ко многим задачам, обработка которых требует определенного машинного времени. Различают два режима пакетной обработки: в первом число задач, выполняемых одновременно, фиксируется, а во втором не фиксируется, т.е. в процессе работы ЭВМ оно может меняться динамически. Пакет, предварительно записанный на том или ином носителе информации, вводится в ОЗУ ЭВМ. Когда пакет загружен, ЭВМ выбирает на обработку несколько задач и начинает выполнять их в мультипрограммном режиме. Когда решение одной группы задач пакета закончено, из него выбирается для обработки следующая группа, это продолжается до тех пор, пока не будет обработана последняя группа задач пакета. После этого в ЭВМ вводится новый пакет задач. Пакетная обработка данных позволяет увеличить производительность ЭВМ и уменьшить стоимость машинной обработки информации.
|
|
|
Режим разделения времени ЭВМ. Этот режим обеспечивает непосредственный и одновременный доступ к ЭВМ некоторому количеству пользователей чаще всего с дистанционно удаленных пунктов (терминалов). Терминал – периферийное устройство, предназначенное для обслуживания одного человека, решающего задачи на ЭВМ. Пользователи с помощью терминалов вводят в ЭВМ исходные данные и программы и получают результаты вычислений. ЭВМ предоставляет каждому активному терминалу квант времени, равный секундам и долям секунды. По истечении этого времени ЭВМ переходит к обслуживанию следующего пользователя. За некоторый период времени ЭВМ обслуживает всех пользователей. При достаточно высоком быстродействии ЭВМ у отдельного пользователя создается иллюзия непрерывного контакта с ЭВМ. Такой режим работы обеспечивает полную загрузку ЭВМ и позволяет поднять эффективность её работы. Режим разделения времени совместим с режимом пакетной обработки данных.
Диалоговый режим работы ЭВМ. Диалоговый режим (режим “запрос-ответ”) организуется в форме прямого двустороннего взаимодействия системы и пользователя в реальном масштабе времени, то есть в режиме, когда задачи должны решаться в темпе, определяемом скоростью поступления информации. От пользователей в ЭВМ поступают входные данные, ответ формируется по определенному запросу. Выбор допустимых запросов ограничен емкостью памяти. Каждый запрос имеет соответствующий приоритет и временные рамки обработки.
Режим работы ЭВМ в реальном масштабе времени. Режим, при котором ЭВМ управляет работой какого-либо объекта или технологического процесса. Особенностью работы в реальном масштабе времени является то, что, помимо арифметической и логической обработки, выполняется слежение за работой объекта или контролирует прохождение какого-либо технологического процесса. Реализация этого режима приводит к усложнению аппаратно-программного обеспечения ЭВМ. В этом режиме часто требуется обеспечить высокое быстродействие.
Назначение и основные функции базовой системы ввода-вывода
ВIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода) – это программa, предназначенная для первоначального запуска компьютера, инициализации и настройки оборудования, подключённого к материнской плате, и обеспечения функций ввода/вывода. BIOS записывается в микросхему постоянной памяти, расположенную на системной плате. По сути, BIOS есть набор драйверов (драйвер – программа управления устройством), обеспечивающих работу системы при запуске компьютера или при загрузке в безопасном режиме.
|
|
|
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 процедура самотестирования (POST, PowerOn Self Test). Программа, расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает устройства и готовит их к работе. Если во время самотестирования будет обнаружена неисправность оборудования, то процедура POST будет остановлена с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала. Если же все проверки прошли успешно, самотестирование завершается вызовом встроенной подпрограммы для загрузки операционной системы.
· Настройка параметров системы с помощью программы BIOS Setup. Во время процедуры POST оборудование настраивается в соответствии с параметрами BIOS, хранящимися в специальной CMOS-памяти (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Изменяя эти параметры, пользователи могут настраивать работу отдельных устройств и системы в целом по своему усмотрению. Редактируются они в специальной программе настройки, которую также называют BIOS Setup или CMOS Setup. Изменяя параметры BIOS, мы можем добиться оптимальной работы всех компонентов системы, однако к этому следует основательно подготовиться, поскольку ошибочные значения приводят к тому, что система будет работать нестабильно или не будет работать вообще.
· Поддержка 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 широко используются в операционных системах, подобных MS-DOS, и практически не используются в современных версиях Windows.
· Идентификация и конфигурация устройств PCI, PCI BIOS
· Обслуживание аппаратных прерываний от системных устройств (таймера, клавиатуры, дисков), BIOS Hardware Interrupts
· Автоматическое распределение системных ресурсов, PnP BIOS
Все функции или их часть исполняет системный модуль BIOS, хранящийся в микросхеме ПЗУ или флэш-памяти на системной плате. Большинство сервисных функций выполняется в 16-битном режиме, хотя некоторые новые функции могут иметь и альтернативные вызовы для 32-битного исполнения.
|
|
|
