Вопросы к экзамену:

1) Базовая система ввода/вывода, и что она включает.

Базовая система ввода/вывода представляет собой промежуточный слой

между аппаратной и прогрммной частями системы, так же еще существует

BIOS адаптеров. Иначе BIOS - это комбинация всех типов BIOS, а так же

загружаемые драйверы устройств.

2) Что такое базовые драйверы, и какой порядок работы с ними установлен в системе.

Базовые драйверы - это драйверы которые нахядятся либо непосредственно в самом

BIOS, либо загружаются из ПЗУ адаптера который вставлен в систему.

Во время загрузки системы используются 16 разрядные драйверы которые находятся

в ПЗУ адаптеров или BIOS, и их в полне хватает для загрузки системы, которая в

процессе своей загрузки сама подгружает полноценные 32(64) разрядные драйвера

в оперативную память к которым потом и обращается.

3) Что такое CMOS RAM.

Это микросхемка памяти которая питается от маленькой батарейки находящиеся на

материнской плате. Эта микросхемка хранит разные параметры утилиты BIOS Setup

а так же в этой микросхемке реализованы часы реального времени, которую еще

называют RTC\NVRAM.

4) Какие 4 основных функции выполняет BIOS.

1) Post - процедура самотестирования, при включении питания, она тестирует:

CPU, ОЗУ, адаптер VGA, контроллер HDD, клавиатуру.

2) Предоставляет доступ к утилите BIOS Setup, которая осуществляет конфигурирование

параметров устройств материнской платы, данная утилита запускается при нажатии определенной

клавиши во время POST.

3) Загружает загрузчик ОС, это подпрограмма которая выполняет поиск действующего загрузочного

сектора на дисках. При обнаружении сектора ему соответствует сигнатура 55ААН, то выполняется

загрузка кода MBR (Maste Boot Record) главной загрузочной записи к которой и хранится загрузчик ОС.

4) Предоставляет набор драйверов предназначенных для взаимодействия ОС и аппаратного обеспечения при

загрузке.

5) Какие типы микросхем применяются для хранения прошивки BIOS.

EEPROM - Электрически стираемое и программируемое запоминающее устройство.

Flash ROM - память основана на флеш памяти.

ROM - Это часть ОЗУ, так называемая теневая память, которая расположена в

первом мегабайте ОЗУ, которая хранит подпрограммы BIOS.

PROM - однократно программруемая память обычно с плавкими перемычками

ROM - однократно программируемая память методом маски при изготовлении.

6) Что такое SLIC.

LIC – Software Licensing (Description Table) и трёхкомпонентная OEM

OFF-LINE активация ОС: информация в SLIC, код продукта OEM и цифровой

сертификат OEM.

7) Что такое ATA/IDE.

Основной интерфейс, используемый для подключения жёсткого диска к

современному ПК, называется IDE (Integrated Drive Electronics –

интегрированная электроника привода). (* Встречается так же вариант

расшифровки как Integrated Device Electronics – интегрированная

электроника устройства.*). Фактически, он представляет собой связь

между системной платой и электроникой, встроенной в накопитель.

В настоящее время, интерфейс ATA, представляющий собой разновидность

IDE используется для обеспечения работы не только жёстких дисков,

но так же и дисководов, накопителей на магнитной ленте, накопителей

на магнитных дисках и проч.

Происхождение IDE

IDE представляет собой обобщающий термин (принцип построения),

применимый практически к каждому приводу со встроенным контроллером.

ATA стало официальным названием интерфейса, принятого в качестве

стандарта ANSI, в конце 80-х годов. ATA расшифровывается как AT

Attachment или Advanced Technology Attachment – соединение

усовершенствованной (продвинутой) технологии. «AT» обозначает класс

аппаратных средств. В зависимости от разрядности системной шины,

можно выделить два класса:

- 8-разрядные системы (класс PC/XT);

- 16 и более разрядные системы (класс AT).

Термины PC, XT, AT – взяты из названий первоначальных систем IBM.

PC – это класс первых персональных компьютеров IBM, использующих

8-разрядные процессоры intel 8088 и 8 разрядную шину ISA (Indastry

Standart Arhitecture – архитектура промышленного стандарта), для

подключения плат расширения.

XT – это фактически тот же IBM PC, к которому в дополнение к

дисководу гибких дисков, устанавливался жёсткий диск.

AT – это класс PC, усовершенствованный относительно базового тем,

что в нём применялась 16-разрядная шина и процессор. В последствии,

разрядность как шины так и процессора увеличивалась.

Объединяя контроллер (в том числе входящий в его состав

шифратор/дешифратор) с жёстким диском, удаётся существенно повысить

надёжность воспроизведения данных. (* ЦАП и АЦП, расстояние проходимое

аналоговыми сигналами, длина кабеля и помехи, в результате – повышение

тактовой частоты шифратора/дешифратора, и производительности системы в

целом. Так же это освободило разработчиков строго следовать стандартам. *).

(*Некоторые компании выпускали диски на жёстких платах.

Другие же, пошли другим путём, и просто перенесли контроллер диска

на плату, установленную на сам привод. И соединили её с системной платой

с помощью шлейфа.*)

В настоящее время, используются быстрые и мощные версии ATA, - Serial

ATA (последовательный ATA). При этом, прежние, параллельные ATA,

стали называть PATA (Parallel ATA).

Происхождение ATA

Прототип накопителя ATA IDE и 40-контактный IDE-разъём был разработан

совместными усилиями компаний CDC, WD, Compaq. Первым устройством ATA/IDE

был жёсткий диск формата 5,25, ёмкостью 40 Мб. В нём использовался встроенный

контроллер созданный WD. Этот диск устанавливался в первых компьютерах Compaq

386 в 1986 году. (* Compaq же разработала первые адаптеры, позволяющие подключать

40-контактный шлейф привода к 98-контактному разъёму шины ISA. В меньших по размеру,

2,5 дюймовых дисках, применяемых в портативных компьютерах использовался 44-контактный

разъём, 4 дополнительных контакта которого использовались для подачи питания электроники

и двигателя дисков. В остальном, 40 контактный и 44-контактный разъёмы идентичны,

за исключением меньшего размера последнего. *)

Стандартная шина ATA представляет собой 16-разрядный параллельный интерфейс,

т. е. по интерфейсному кабелю одновременно передаётся 16 бит данных.

Новый интерфейс, получивший название SATA, был официально представлен в

2000 году, и появился в готовых системах в 2003 году. Он обеспечивает

единовременную передачу по кабелю только одного бита данных, что позволяет

уменьшить размеры кабеля и обеспечить более высокую эффективность передачи,

за счёт повышения тактовой частоты. Интерфейс SATA имеет полностью обновленную

физическую архитектуру, но при этом обеспечивает программную совместимость с PATA.

8) Стандарты (ATA — 1) — (ATA — 7).

Стандарты ATA

Развитием интерфейса ATA занимается группа специалистов, называющаяся

Технический комитет Т13. Для создания стандартов SATA была сформирована

группа, называющаяся Serial ATA Workgroup.

Стандарт Годы исп. Скорость передачи данных (Мб./сек.)

ATA-1 1986 – 1994 8,33

ATA-2 1995 – 1996 16,67

ATA-3 1997 16,67

ATA-4 1998 33,33

ATA-5 1999 – 2000 66,67

ATA-6 2001 100,00

ATA-7 2001 133,00

Все версии стандарта ATA обратно совместимы, т. е. устройства ATA-1 и ATA-2 будут

прекрасно работать с интерфейсом ATA-4 и ATA-5. Каждый последующий стандарт

основан на предыдущем. Это означает, что стандарт ATA-5, например, почти

полностью соответствует функциональным особенностям стандарта ATA-6.

ATA-1

Версия ATA-1 была окончательно утверждена в 1994 году. Стандарт ATA-1

определяет оригинальный интерфейс AT Attachment. В спецификации ATA-1

были определены и документированы следующие основные свойства:

- 40/44-контактный разъём и кабель;

- параметры конфигурации диска – первичный/вторичный (master/slave);

- параметры сигналов для основных режимов PIO (Programmed I/O) и DMA (Direct Memory Access);

- трансляция параметров накопителя CHS (Cylinder Head Sector) и LBA (Large Block Address).

(* Стандарт ATA-1 описан в документе ANSI X.3221-1994 AT Attachment

Interface for Disk Drives, который можно найти в интернете. *)

Стандартами ATA определены назначения выводов 40-контактного разъёма,

назначение и временные диаграммы передаваемых через него сигналов,

параметры кабелей и т. п.

Этот стандарт поддерживал диски ёмкостью до 136,9 Гбайт, однако эту

возможность нельзя было использовать из-за ограничений BIOS того времени,

поэтому фактически, максимальная ёмкость дисков для ATA-1 составляла 528 Мбайт.

ATA-2

Наиболее существенные дополнения:

- поддержка расширенной системы управления питанием;

- поддержка устройств ёмкостью до 8,4 Гб на уровне BIOS;

- поддержка устройств PC Card;

Кроме того, ATA-2 вносит некоторые изменения в команду идентификации ЖД,

в результате чего появляется возможность передавать в систему более подробные сведения о нём.

ATA-3

Нововведения:

- повышенная надёжность, особенно в более быстром режиме передачи

данных (режим 4);

- простую схему защиты паролем;

- более совершенное управление электропитанием;

- технологию самоконтроля с анализом SMART (Self Monitoring Analysis and Report Technology).

ATA-4

В соответствии со стандартом ATA-4 интерфейс ATAPI стал рассматриваться

как полноправный, а не вспомогательный, а не вспомогательный интерфейс ATA.

Нововведения:

- режим передачи данных Ultra DMA, со скоростью до 33 Мбайт/сек.;

- интегрированная поддержка ATAPI. До этого стандарт ATAPI был формально отделён от ATA;

- поддержка расширенного управления питанием;

- новый 80-жильный кабель;

- поддержка защищённой области жёсткого диска HPA (host protected area

или hidden protected area). Применяется для размещения в ней:

различных загрузочных диагностических утилит BIOS;

для размещения мини ОС от производителя;

программы от производителя для мониторинга и восстановления системы;

для хранения скрытой, нелегальной информации;

ATA-5

Нововведения:

- режим UDMA, обеспечивающий скорость до 66 Мбайт/сек.;

- 80-жильный кабель, необходимый для работы в режиме UDMA/66;

- автоматическое определение кабеля – 40- или 80- жильный;

В этом стандарте скорость передачи данных увеличена за счёт сокращения

времени синхронизации и повышения тактовой частоты. Последнее привело к

увеличению помех при передаче по стандартному 40-жильному кабелю.

Для снижения помех был разработан 80-жильный, 40-контактный кабель.

Он был впервые представлен для интерфейса ATA-4, однако стал обязательным

для интерфейса ATA-5, в случае использования режима UDMA/66. Этот кабель

имеет 40 дополнительных заземляющих проводов между каждой из основных 40

сигнальных и заземляющих линий, что помогает изолировать сигналы от взаимных наводок.

Поскольку, контакты имеют то же назначение, то 80-жильный кабель само собой работает

и со старыми устройствами, и даже улучшает характеристики работы, хотя и не

является для них обязательным.

В этом стандарте введён механизм обнаружения ошибок CRC (cyclic redundancy

check – циклический контроль избыточности).

ATA-6

Нововведения:

- режим UDMA/100;

- поддержка дисков до 144 Пбайт (преодоление барьера в 137 Гбайт);

Скорость передачи повышена вновь за счёт уменьшения времени синхронизации

и повышения тактовой частоты.

ATA-7

Нововведения:

- UDMA/133;

- включены требования к SATA;

- добавлена поддержка длинных физических секторов, а так же длинных

логических секторов, что позволило улучшить механизм кода коррекции ошибок;

Несмотря на поддержку UDMA/133, средняя максимальная скорость передачи

данных в большинстве накопителей ATA, не превышает 60 Мбайт в секунду.

Поэтому, лишь немногие производители включили поддержку этого режима,

предложенного компанией Maxtor, в свои наборы микросхем системной логики.

Например, VIA, Ali, SiS, интегрировали поддержку этого режима, а Intel,

посчитав это бессмысленным, воздержалась от этого.

Разъём ввода/вывода PATA.

Если расположить разъём шлейфа отверстиями к себе, и ключом (выступом) вверх,

то первый контакт будет в левом верхнем углу. Второй контакт под ним.

И так далее. Контакт 20 как правило заблокирован и выполняет функцию

дополнительного ключа. Для передачи данных используются контакты с 3 по 18.

Контакт 28 обычно отвечает за режим «Cable Select». Остальные контакты

используются для передачи различных служебных сигналов и адресов.

В некоторых старых системах видеоданные воспроизводятся только в

том случае если накопители ATA реагируют на команду инициализации,

которая может не поступать при неправильном подключении кабеля или

его повреждении. Так что, если кабель не снабжён ключами, то 1-й

контакт как правило обозначается цветной полоской по краю шлейфа.

9) Интерфейс PATA, основные характеристики, физическая реализация.

Чтобы не допускать искажения формы сигнала, увеличения задержек и

уровня помех, длина кабеля не должна превышать 46 см, хотя на

практике, возможно работа с 80-жильным кабелем длиной до 69 см.

Высокоскоростные интерфейсы IDE, соответствующие последним

спецификациям наиболее подвержены помехам, возникающим в кабелях.

Поэтому, в этих случаях лучше использовать 80-жильные и как можно

более короткие кабели, какие только позволяет системный блок.

Современные устройства и адаптеры ATA, способны распознавать 40- и

80-жильные кабели, и в случае использования первых, просто отключают

скоростной режим работы (ATA-66 – ATA-133).

Кабели PATA изготавливаются как правило длиной от 25 до 45 см.

Существуют так же круглые кабели PATA, использование которых не

рекомендуются из-за возможных помех и взаимных наводок в проводниках.

10) Интерфейс SATA.

В SATA используются узкие 7-контактные кабели для передачи данных.

Для передачи сигналов в каждом из направлений (от диска к плате и от

платы к диску) используется пара проводников. Передача осуществляется

по технологии LVDS (Low Voltage Differential Signaling).

LVDS применяется в шинах HyperTransport, FireWire, USB 3, DVI, PCI Express,

SCSI и т. д.

Перемычки ведущий/ведомый не используются. Один кабель подключает только

одно устройство. Разъёмы на кабеле с обеих сторон совершенно одинаковые.

Максимальная длина сигнального кабеля около 1 метра. Выводы заземления

длиннее остальных, для обеспечения возможности горячего подключения.

Выводы разъёма данных:

1. Общий

2. А+ передача

3. А- передача

4. Общий

5. В- приём

6. В+ приём

7. Общий

8. Замок

Силовой разъём 15 контактный. Сила тока, подаваемого по силовому кабелю

достигает 4,5 А. Это обеспечивает достаточную мощность даже для самых

энергоёмких дисков.

Выводы силового разъёма:

0 – Замок

1-3 – 3,3 В

4-6 – Общий

7-9 – 5 В

10-12 – Общий

13-15 – 12 В

Изменения в физической структуре интерфейса позволили:

- уменьшить габариты кабеля;

- уменьшить габариты разъёмов на плате и на дисках;

- уменьшить напряжение питания;

- улучшить циркуляцию воздуха в системном блоке.

Спецификации SATA:

- SATA 1.0 опубликована в 2001. Скорость передачи 150 Мбайт/сек. Тактовая частота 1,5 Ггц.;

- SATA 2.0 опубликована в 2004. Скорость передачи 300 Мбайт/сек. Тактовая частота 3 Ггц.;

- SATA 2.5 опубликована в 2005. Добавлена возможность горячего подключения, благодаря поддержке поэтапного увеличения частоты вращения;

- SATA 2.6 опубликована в 2006. Добавлены новые кабели Slimline и Micro. Набор команд NCQ (Native Command Queuing – аппаратная установка очереди команд);

- SATA 3.0 опубликована в 2009. Скорость передачи данных 600 Мбайт/сек. Тактовая частота 6 Ггц.

Все спецификации доступны для загрузки с официального сайта.

Интерфейс AHCI

Спецификация интерфейса опубликована в 2004. Спецификация определяет высокопроизводительный интерфейс для системных драйверов и ПО, позволяющий использовать расширенные функции SATA, такие как очередь команд (NCQ), горячая замена, управление питанием.