最低限 BIOS

1. 最低限BIOS 物理実験1 情報実験第八回 2005/11/25 Last Modified : 2005/11/25 : Y. Morikawa Original : 2003/11/28 : Y. Nakagami

2. 目次 • BIOS とは • BIOS はどこにある？ • BIOS の仕事 • BIOS の設定方法

3. BIOS （バイオス）とは • Basic Input/Output System コンピュータに接続された周辺機器を制御するプログラム群 周辺機器に対する基本的な入出力手段をOSやアプリケーションソフトに対して提供

4. BIOS （バイオス）とは • Basic Input/Output System 入出力手段の提供 周辺機器 OS BIOS ① ② 制御 ハードウェア ソフトウェア

5. BIOS （バイオス）とは • パソコンを起動時にこんな画面が出たはず • BIOS が表示している画面

6. BIOS はどこにある？ ROM (Read Only Memory) • マザーボード上の ROMに記録されている • 最近は書き換え可能な ROM (フラッシュ ROM) で提供され、簡単にアップグレードできる • ROMは大抵電池のすぐそばにある

7. BIOS の仕事 • 基本入出力プログラム • 起動時のハードウェアの認識　 ・　ハード情報の取得・初期化 　・　リソース割り当て • OS の起動 • プラグアンドプレイ/電源管理

8. BIOSの役割 OS BIOS ハードウェア 基本入出力プログラム (1) • ハードウェアに固有な制御プログラムを提供 • シングルタスク • 現在は基本的なハードウェア (PS/2接続のキーボードやマウスなど) のみを制御 キーボード、マウス

9. BIOSの役割 基本入出力プログラム (2) • 現在、多様なハードウェアの制御に関しては デバイスドライバ (Device Driver) が利用される OS BIOS デバイス ドライバ デバイス ドライバ デバイス ドライバ 基本的ハードウェア キーボード、マウス

10. 起動時のハードウェアの認識 • POST (Power on Self Test) ・電源を入れると IPL （Initial Program Loader） が BIOS ROM 上から CPU に展開・実行 • ハードウェアの初期化 • 2) 動作チェック • 3) 異常が無ければハードウェアリソースの割り当て • ・　I/Oポートアドレス、IRQ,DMAチャンネル • (後述の参考資料参照)

11. CPU、メモリ、HDD、CD-ROMドライブのチェック 起動時のメッセージをよく見てみよう！(一瞬ですけどっ!!) CPU : Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80GHz Speed : 2.80 GHz Press DEL to run Setup Press F8 for BBS POPUP DDR Frequency 400 Mhz, Single-Channel or Virtual Single Channel Checking NVRAM.. 256MB OK Auto-Detecting Pri Master..IDE Hard Disk Auto-Detecting Sec Master..ATAPI CD-ROM Pri Master: ST380011A 8.01 Ultra DMA Mode-5, S.M.A.R.T. Capable and Sta… Sec Master: HL-DT-ST DVDRAM GSA-4120B A102 Ulter DMA Mode-2 Auto-detecting USB Mass Strage Devices .. 00 USB mass storage devices found and configured.

12. ハードウェアの一覧 | System Configration. AMIBIOS Version08.00.10 | +==================================================================================+ | Main Processor(s): Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80 GHz | +==================================================================================+ | Math Processor : Built-In Base Memory Size : 640KB | | Floppy Drive A: : 1.44M, 3.5 in Extd Memory Size : 255MB | | Serial Port(s) : 3F8,2F8 Display Type : VGA/EGA | | Parallel Port(s) : 378 BIOS Build Date : 07/27/04 | | PS/2 Mouse : Present ACPI 1.0 Support : Enabled | +==================================================================================+ | ATA(PI) Device(s) Type Size LBA Block SMART 32Bit DMA PIO | | Mode Mode Info Mode Mode Mode | | Primary Master : Hard Disk 80.0GB LBA 16Sec Good Off UDMA5 4 | | Secondary Master : ATAPI CD-ROM UDMA2 4 | +==================================================================================+ :

13. PCIデバイス一覧/リソースの割り当て : +==================================================================================+ | PCI Devices: | | PCI Onboard PCI Bridge PCI Onboard USB Controller,IRQ5 | | PCI Onboard USB Controller,IRQ5 PCI Onboard USB Controller,IRQ11 | | PCI Onboard USB Controller,IRQ5 PCI Onboard USB Controller,IRQ5 | | PCI Onboard PCI Bridge PCI Onboard Multimedia device,IRQ5 | | PCI Onboard IDE PCI Bridge Ethernet,IRQ5 | | PCI Slot-3 Ethernet,IRQ5 PCI Slot-5 VGA,IRQ11 | +==================================================================================+ リソースの割り当て

14. 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 ROMの中のプログラム（IPL） をCPUへ転送 ハードウェアの検出・検査・設定 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 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 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 OS の起動プロセス（概略） 電源投入 BIOS (IPL) の仕事 ブートローダー カーネルローダー

15. プラグアンドプレイ 差し込む (Plug) 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． NIC の PCI 接続 ビデオカードのPCI 接続 USB 接続 電源管理 - APM (Advanced Power Management) ・ ソフトウェアレベルで供給電源制御する機能 ・ OSをシャットダウンするだけでPC本体の電源が停止 (当たり前だと思ってたでしょ?) ・ハードウェア、BIOS、OS の三者 の連携が必要 プラグアンドプレイ/電源管理

16. BIOSの設定 BIOS の設定方法：設定画面呼出 • PCの起動時に呼び出し可能 • 情報実験機ではこの画面ですかさずDelキーを押す

17. BIOSの設定 BIOS の設定方法：設定画面 • BIOS設定画面のメニュー

18. BIOS の設定方法：IDE接続 ※　上下キーで選択して Enter キーを押すことでディスクの認識方法などを設定可能 (デフォルトは自動認識)

19. IDE 接続設定 • 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 Secondary Primary ■IDE とは？ ハードディスクインターフェイスの規格。 1 コネクタで2台のHDD を接続できる.

20. 起動ドライブの設定 BIOSの設定 • 起動ドライブの優先順位を設定する • FDD, HDD, CD-ROM ? 本日の実習で実際にやってみましょう!!

21. まとめ • BIOS [バイオス] とは、OS (ソフトウェア) と周辺機器 (ハードウェア) の仲立ちをするソフトウェア • BIOS マザーボード上の専用の ROM に記録される • BIOS なしに OS は機能しない 　・　ハードウェアの基本的な制御手順を提供 　・　ハードウェアの状態をチェック 　・　OS の起動 • BIOS　の設定は変更可能 • 実習編でやってみましょう!!!

22. 参考資料 渡邉郁郎．AT互換機のBIOS． エーアイ出版, ISBN4-87193-652-X 日経BPソフトプレス編, 体系的に学び直すパソコンの仕組み, BPソフトプレス, ISBN4-89100-383-9

23. 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 I/O ポート CPU が直接データをやり取り出来るのはメモリーだけ。 CPUがアクセスできるメモリー上に、周辺機器 とデータをやり取りするための窓口のこと CPU 周辺機器 I/O ポート メモリー

24. 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 IRQ　（Interrupt ReQuest） ■割り込み処理 突然の要求 (IRQ) に対して　CPU に 現在行っている処理に割り込ませて先に 処理をすること ■IRQコントローラ CPU には割り込みを通知する信号線がついており，IRQコントローラはこの信号線とつながっている。

25. IRQコントローラの構成 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 8 リアルタイムクロック 0 システムタイマー CPU 9 (ACPI) 1 キーボード 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 メモリ 15 IDE(Secondary) 7 LPT1

26. 付録：BIOS を理解するのに必要な知識 DMA チャンネル DMA　コントローラ とメモリーが情報をやり 取りする際の専用の通信窓口 ■DMA 伝送　(Direct Memory Access) データを伝送の際に CPUを通さずにメモリー上で処理 することで, CPUの負担を小さくする伝送方法 DMA コントローラ データ領域 CD-RW I/Oポート HDD チャンネル