19. Структура cmos-memory

Система BIOS в компьютерах, основанных на микропро­цессорах i80286 и выше, неразрывно связана с неизменяемой памятью (CMOS RAM), в которой хранится информация о текущих показаниях часов, значение времени для будиль­ника, конфигурации компьютера: количестве памяти, типах накопителей и т.д. Именно в этой информации нуждаются программные модули системы BIOS. Название CMOS RAM обязано тому, что эта память выполнена на основе структур КМОП (CMOS - Complementary Metal-Oxide-Semicon­ductor) которые, как известно, отличаются малым энергопот­реблением.

В системе BIOS имеется программа, называемая Setup, ко­торая может изменять содержимое CMOS-памяти. Вызывается эта программа определенной комбинацией клавиш, которая обычно выводится в качестве подсказки на экран монитора после включения питания компьютера. Во время загрузки компьютера можно запустить программу Setup для системы BIOS.

Напомним, что под обычными установками (Standard CMOS Setup) мы понимаем информация дате (месяц, день, год), текущих показаниях часов (часы, минуты, секунды), количестве стандартной и расширенной мяти (в килобайтах), технических параметрах и типе накопителей, дисплея, а также о подключении клавиатуры. Заме например, что если в этой программе в строке Keyboard сказать «Not Installed», то даже при отсутствии клавиатуры компьютер не выдаст сообщения об ошибке.

Расширенные установки (Advanced CMOS Setup и Advanced ChipSet Setup) включают в себя дополнительные возможности конфигурирования системной платы. Наиболее общими являются, например, такие возможности, как допустимая скорость ввода символов с клавиатурв (по умолчанию 15 символов в секунду), тестирование, тестирование памяти выше границы 1 Мбайт, разрешение использования арифмети­ческого сопроцессора Weitek, приоритет или последовательность загрузки (т.е. попытка загрузки компьютера сначала с накопителя со сменным, а затем несменным носителем или наоборот), установка определенной тактовой частоты микропроцессора при включении, разрешение парольной защиты и т.д. Как правило, расширенные установки допускают определение областей «теневой» (shadow) памяти для системной ROM BIOS, а также ROM BIOS видеоадаптеров, контроллеров накопителей и дополнительных адаптеров. Кроме этого, возможна установка тактовой частоты системной шины, а также числа тактов ожидания (или временной задержки) для микропроцессора при обращении к устройствам ввода-вывода, оперативной и/или кэш-памяти.

Заметим, что в случае повреждения микросхемы CMOS RAM (а также при разряде батареи или аккумулятора) прог­рамма Setup имеет возможность воспользоваться некой ин­формацией по умолчанию (BIOS Setup Default Values), кото­рая хранится в таблице соответствующей микросхемы ROM BIOS.

20. Архітектура мікросхеми таймера

http://ru.osdev.wikia.com/wiki/Программируемый_интервальный_таймер

http://ru.osdev.wikia.com/wiki/Программирование_интервального_таймера

Це мікросхема, що використовувалася на перших ПК фірми ІВМ. Включала в себе 3 незалежні таймери-лічильники. Нульовий – генерація переривань по каналу IRQ0 (системний таймер), перший – генерація запитів на регенерацію динамічной оперативної пам*яті, другий – генерація звука певної  частоти. Наразі в ПК використовується зазвичай для сумісності (як правило, знаходиться на південному мості чіпсету)

В ІВМ використовувалися мікросхеми Intel 8253, 8254. Принципова схема радянського аналогу наведена нижче:

Кожен канал включає в себе регістр режиму, схему керування, синхронізації та 16-розрядний лічильник. В регістр режиму записується керуюче слово, що визначає режим роботи каналу. Таким чином можна незалежно програмно налаштувати кожен із  лічильників окремо. Схема керування організовує роботу систем каналу в залежності від заданого режиму. Схема синхронізації формує серію внутрішніх тактових імпульсів з параметрами зовнішніх імпульсів, а також синхронізує роботу каналу з процесором.

Всі канали працюють ідентично, тому розглянемо роботу лише одного каналу:

На вхід каналу подаються тактова частота синхронізації; на ПК вона однакова для всіх трьох каналів і дорівнює 1,19318 МГц. Після кожного періоду синхронізації  відбувається зменшення на одиницю вмісту внутрішнього лічильника каналу, початкове значення якого встановлюється програмно. По досягненні нульового значення стан виходу каналу міняється відповідно із запрограмованим режимом роботи. На роботу каналу впливає зовнішній сигнал дозволу рахунку CE: коли на ньому утримується низький рівень, рахунок в каналі не виконується. На ПК на входи CE всіх трьох каналів постійно подається високий рівень, завдяки чому вони працюють безупинно.

Всього передбачено шість режимів . У режимах 0 і 4 по досягненні нульового значення рахунок зупиняється і може бути відновлений програмним завантаженням в канал нового початкового значення лічильника . У режимах 1 і 5 рахунок починається заново кожен раз , коли на лінії дозволу рахунку CE фіксується перехід з низького ( забороняє ) у високий ( дозволяючий ) рівень , тобто CE грає роль запускаючого імпульсу . Оскільки на ПК ці лінії постійно підключені до високого рівня , режими 1 і 5 використовуватися не можуть. У режимах 2 і 3 після досягнення лічильником нульового значення він автоматично завантажується останнім програмно встановленим початковим значенням , і операція рахунку починається спочатку. Режими:

0. Зворотний відлік починається після програмного запису початкового значення лічильника, при цьому на вихід каналу видається низький рівень. Коли вміст лічильника стане рівним нулю, на виході каналу з'явиться високий рівень, а рахунок зупиниться до тих пір, поки в лічильник не буде завантажено нове значення, причому весь цей час на виході буде утримуватися 1.

1. Рахунок починається при позитивному перепаді на лінії CE. Перехід CE в 0 під  час рахунку зупиняє його, а повторна установка викликає перезавантаження вихідного значення лічильника і запуск рахунку з самого початку. Мінімально допустиме початкове значення лічильника дорівнює 1.

2. Канал працює як дільник частоти. Мінімально допустиме початкове значення лічильника дорівнює 2. У ПК режим 2 зазвичай використовувався для першого каналу

3. Як і в режимі 2, вхідна  частота синхронізації ділиться на значення лічильника. Різниця між ними полягає в тому, що в режимі 3 генерується «квадратний» вихідний сигнал: час утримання на виході каналу високого і низького рівнів буде однаковим, в той час як в режимі 2 низький рівень з'являється лише на один період синхронізації, а весь інший  час на виході присутній високий рівень.

4. Під час рахунку на виході каналу підтримується високий рівень, а по досягненні лічильником нульового значення на виході протягом одного періоду синхронізації встановлюється низький рівень.

5. Подібний режиму 4, однак запуск лічильника виконується позитивним перепадом на лінії CE, а не шляхом програмнго  завантаження нового вихідного значення.

Програмування таймеру:

Порти 40h, 41h і 42h призначені для запису початкових значень лічильників каналів 0, 1 і 2 відповідно, а також для зчитування стану каналів і поточних значень їх лічильників. Порт 43h доступний тільки для запису і призначений для програмування режимів роботи каналів.