Plug and play bios что это

Обновлено: 21.01.2025

Plug and Play BIOS

Установка и конфигурирование устройств в PC-совместимом компьютере — процесс довольно сложный. Пользователь должен назначить устройству прерывание, порты ввода-вывода и каналы DMA, т.е. ресурсы, не используемые в данный момент другими устройствами. В прошлом это выполнялось с помощью перемычек и переключателей на плате устанавливаемого устройства. При неверном выборе параметров возникал конфликт устройств, который чаще всего являлся причиной других ошибок (например, система отказывалась загружаться).

Технология Plug and Play значительно упростила процесс установки и конфигурирования новых устройств. Пользователю необходимо лишь вставить плату в свободный разъем, а система автоматически выделит ей необходимые ресурсы.

Технология Plug and Play состоит из следующих основных компонентов:

Plug and Play BIOS;
Extended System Configuration Data (ESCD);
операционная система Plug and Play.

При загрузке компьютера, поддерживающего технологию Plug and Play, BIOS инициализирует конфигурирование устройств, соответствующих спецификации Plug and Play. Если адаптер в системе уже установлен, то BIOS считывает конфигурационную информацию из таблицы ESCD, инициализирует устройство и продолжает загрузку. Если же устройство впервые появилось в системе, BIOS запрашивает у ESCD свободные ресурсы. Получив их, она конфигурирует новое устройство. Если же с помощью свободных ресурсов новое устройство сконфигурировать невозможно, BIOS продолжает загрузку компьютера, после чего конфигурированием занимается операционная система. Параметры всех корректно сконфигурированных устройств записываются в таблицу ESCD.

Идентификаторы устройств, соответствующих спецификации Plug and Play

Каждое устройство, соответствующее спецификации Plug and Play, должно иметь идентификационный номер, по которому система может распознать его, и установить необходимые драйверы. Идентификационный номер определяется производителем устройства и должен быть уникальным.

Каждый производитель устройств Plug and Play имеет уникальный трехсимвольный идентификационный номер. Эти символы он дополняет кодом модели устройства, в результате чего получается идентификационный номер устройства. Таким образом, производитель устройства несет ответственность за назначение уникального номера каждой отдельной модели выпускаемой им продукции.

Примечание!

Интерфейс ACPI

С помощью ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) определяется стандартный метод взаимодействия аппаратного обеспечения, операционной системы и приложений для управления питанием компьютера. В предыдущей системе управления питанием APM (Advanced Power Management) основное внимание уделялось энергопотреблению процессора, жесткого диска и монитора. ACPI же контролирует не только энергопотребление, но и конфигурацию устройств Plug and Play. При использовании ACPI конфигурирование устройств Plug and Play и управление энергопотреблением осуществляются на уровне операционной системы, а не с помощью программы установки параметров BIOS.

Спецификация ACPI была создана компаниями Intel, Microsoft и Toshiba. Ее первая версия увидела свет в 1996 году. Поддержка спецификации ACPI стала одним из главных требований для получения сертификации PC’97, что заставило производителей материнских плат и BIOS интегрировать ACPI в свою продукцию. Сама компания Intel интегрировала поддержку ACPI в южный мост PIIX4E в апреле 1998 года, а Microsoft внедрила ACPI в операционную систему Windows 98, увидевшую свет 25 июня 1998 года. На момент выхода ОС Windows 2000 спецификация ACPI полностью вытеснила APM в качестве основной системы управления электропитанием и управляющего интерфейса.

Система ACPI позволяет автоматически включать и отключать устройства по мере их необходимости. Это могут быть как внутренние (например, жесткие диски, сетевые адаптеры и приводы оптических дисков), так и внешние подключенные к компьютеру устройства (например, телевизоры, видеомагнитофоны, телефоны и стереосистемы). Эта же технология позволяет и внешним устройствам включать или активизировать компьютер. Например, после вставки видеокассеты в видеомагнитофон может включиться компьютер, который, в свою очередь, включит широкоформатный телевизор и высококачественную аудиосистему.

Интерфейс ACPI позволяет системным инженерам реализовывать различные схемы управления питанием оборудования с помощью одного и того же программного драйвера. ACPI также использует структуры данных Plug and Play BIOS и управляет интерфейсом PnP, создавая независимый от операционной системы интерфейс конфигурирования и управления. Компания Microsoft включает поддержку интерфейса ACPI во все операционные системы, начиная с Windows 98.

Чаще всего эти ошибки являются следствием частичной или полной несовместимости реализации поддержки ACPI в BIOS или драйвере устройства. Если вы столкнулись с проблемами ACPI, обратитесь к производителю системной платы за обновлениями BIOS.

Платы POST включают в себя двухразрядный шестнадцатеричный дисплей, используемый для вывода номера выполняемой в определенный момент времени тестовой программы. Перед выполнением каждого теста шестнадцатеричный числовой код номера программы передается в порт. В том случае, если происходит сбой тестовой программы, который приводит к блокированию машины, шестнадцатеричный код последнего выполняемого теста остается на дисплее платы.

Большинство тестовых программ выполняется в системе еще до включения видеоплаты, в частности при использовании дисплеев EGA и VGA. Таким образом, множество ошибок, приводящих к “зависанию” системы, могут произойти до того, как появится возможность вывести коды ошибок на монитор. Далеко не все ошибки приводят к генерированию звукового сигнала, поэтому при возникновении проблем определенного рода (например, при сбое памяти в банке 0) система может показаться совершенно безжизненной. В этом случае для определения причины “зависания” следует воспользоваться платой POST.

Коды ошибок, отображаемых платой POST, полностью зависят от базовой системы вводавывода. Некоторые версии BIOS содержат более расширенные процедуры POST, передавая этой плате более информативные коды. Для приобретения платы POST в исполнении ISA или PCI обратитесь к компании JDR Microdevices или другим производителям.

При включении компьютера загрузчик операционной системы, размещенный в ROM BIOS системной платы, считывает первый физический сектор каждого загрузочного устройства, имеющий следующие характеристики: цилиндр 0, головка 0, сектор 1 в режиме CHS или адрес логического блока 0 в режиме LBA. Код первого сектора загружается в RAM, после чего проверяются два последних байта кода на предмет их соответствия значению сигнатуры 55AAh. Найденное совпадение указывает ROM на наличие работоспособной записи MBR, т.е. ROM может передать дальнейшее управление загрузкой коду главной загрузочной записи.

Когда вы подключаете к порту USB, например, флешку, то вряд ли вы задумываетесь о том, как так получается, что это, на самом деле, довольно сложное, устройство, почти мгновенно опознается компьютером и становится готовым к работе. А ведь подобная ситуация существовала далеко не всегда. Быстрое подключение устройств стало возможным благодаря появлению в начале 1990-х гг технологии Plug and Play (или, сокращенно, PnP). Еще, казалось бы, совсем недавно компьютерный мир обходился без этой технологии, а теперь она стала для всех нас настолько обыденной, что мы практически ее не замечаем.

Суть технологии PnP

Раньше, до появления технологии Plug and Play, для подключения к системному блоку какого-либо периферийного устройства, неважно, будь то мышь, принтер или внутренняя плата расширения типа звуковой карты, необходимо было вручную осуществлять конфигурирование оборудования. Это означало самостоятельное определение таких параметров, как номера прерывания и прямого доступа к памяти. Также очень часто пользователю требовалось устанавливать джамперы и перемычки на устройстве. Разумеется, подобная ситуация порождала многочисленные проблемы и даже могла привести к выходу устройств из строя.

Технология Plug and Play позволила делать всю рутинную работу по настройке устройств автоматически, за пользователя, попутно экономя ему много времени и сил. Кроме того, технология Plug and Play позволяет подключать устройства «на ходу», без перезагрузки компьютера, а сам процесс распознавания новых устройств занимает всего несколько секунд. Стандарт PnP теперь поддерживают практически все внешние порты и шины компьютера, такие, как USB, PCI, COM, и.т.д.

Немного истории

Словосочетание Plug and Play в переводе дословно означает «Включи и играй» (или «работай» – в зависимости от того, насколько серьезным является предназначение подключаемого устройства). Первой из операционных систем семейства Windows, в которой появилась поддержка этой технологии, была ОС Windows 95. Впрочем, на других компьютерных платформах подобные технологии появились еще раньше. Например, на платформе Mac подобная технология называлась NuBus, а на платформе Amiga – Autoconfig.

Для того, чтобы пользователи любой ОС смогли бы использовать возможности технологии в полной мере, она должна поддерживаться материнской платой компьютера, то есть, ее поддержка должна быть зашитой в системной BIOS. Первая спецификация Plug and Play была разработана в 1993 совместными усилиями таких известных компаний, как Intel, Compaq, Microsoft и Phоenix. Очень быстро технология была принята большинством производителей оборудования. Простые пользователи также очень скоро оценили ее преимущества по достоинству. Позднейшие усовершенствования технологии стали включать поддержку интерфейса ACPI, а вместе с ним и автоматическое управление питанием компьютера.

Принцип работы технологии PnP

Хотя Plug and Play значительно упрощает пользователю работу с компьютером и установку нового оборудования, тем не менее, в своей основе она довольно сложна. Для того, чтобы в полной мере использовать ее преимущества, необходимо, чтобы технология PnP поддерживалась бы следующими компонентами программного и аппаратного обеспечения:

BIOS материнской платы компьютера

Самим устройством, которое подключается к нему
Операционной системой

Принцип работы технологии в упрощенном виде выглядит так – после включения компьютера и проверки оборудования, до загрузки операционной системы специальная программа, хранящаяся в BIOS, получает от каждого устройства уникальный идентификатор, содержащийся в специальной ячейке памяти устройства, и конфигурирует устройства, необходимые для загрузки системы.

Впоследствии, после загрузки операционной системы, эти идентификаторы также используются для конфигурирования устройств. В ОС Windows конфигурированием занимается специальная служба «Диспетчер устройств». В задачи этой службы входит распределение системных ресурсов и разрешение конфликтов между устройствами. Наибольшим приоритетом пользуются устройства, имеющие более жесткие требования к ресурсам. Также операционная система отслеживает и контролирует процесс «горячего» подключения и отключения новых устройств.

Заключение

Технология Plug and Play призвана облегчить жизнь пользователю, исключить проблемы при подключении внешних устройств к шинам расширения и разъемам компьютера при помощи автоматического конфигурирования нового оборудования и распределения системных ресурсов. При этом ключевым условием полноценного функционирования технологии на компьютере является ее поддержка на уровне BIOS.

К онфигурирование системы по технологии Plug - and - Play и SetupBIOS.

1. Конфигурирование Plug-and-Play.

До внедрения технологии Plug and Play установка и конфигурирование устройств в PC-совместимом компьютере представляла собой довольно сложный процесс. Пользователь должен назначить устройству прерывание, порты ввода-вывода и каналы DMA , т.е. ресурсы, неиспользуемые в данный момент другими устройствами. Это выполнялось с помощью перемычек и переключателей на плате устанавливаемого устройства. При неверном выборе параметров возникал конфликт устройств. Такой конфликт являлся причиной других ошибок - например, операционная система (ОС) отказывалась загружаться. Технология Plug and Play значительно упростила процесс установки и конфигурирования новых устройств. Пользователю необходимо лишь вставить плату в свободный разъем, а система автоматически выделит необходимые ресурсы.

Технология Plug and Play состоит из следующих основных компонентов:

- Plug and Play BIOS;

- Extended System Configuration Data (ESCD);

- операционная система Plug and Play .

При загрузке компьютера Plug and Play BIOS инициирует конфигурирование устройств, соответствующих спецификации Plug and Play . Если адаптер был уже установлен в системе, то BIOS считывает конфигурационную информацию из ESCD, инициализирует устройство и продолжает загрузку. Если же устройство впервые появилось в системе, BIOS запрашивает у ESCD свободные ресурсы. Получив их, она конфигурирует новое устройство. Если же с помощью свободных ресурсов нельзя сконфигурировать новое устройство, то BIOS продолжает загрузку компьютера, а конфигурированием занимается операционная система. Параметры всех корректно сконфигурированных устройств записываются в базу данных ESCD.

Все устройства, соответствующие спецификации Plug and Play , имеют уникальный идентификационный номер, по которому система может распознать устройство и установить необходимые драйверы. Идентификационный номер определяется производителем устройства, и он должен быть уникальным. Номер устройства состоит из семи символов: первые три - это идентификатор производителя, а остальные четыре - цифровой идентификатор устройства, например FDS 1234. Многие устройства, например контроллер прерываний или контроллер клавиатуры, не имеют стандартизованного идентификационного номера. Для таких случаев фирма Microsoft зарезервировала префикс PNP (идентификационные номера устройств, соответствующих спецификации Plug and Play ).

Первоначально автоматическое конфигурирование системы осуществляется во время выполнения расширенной процедуры самопроверки при включении POST ( Power - On - Self - Test ). BIOS идентифицирует, определяет расположение в слотах и, по возможности, настраивает платы адаптеров plug - and - play . Эти действия выполняются в несколько этапов:

Отключаются настраиваемые узлы на системной плате и на платах адаптеров.

Отыскиваются все PCI-устройства типа plug-and-play.

Создается исходная карта распределения ресурсов: портов, прерывании, каналов ПДП и памяти.

Активируются устройства ввода-вывода.

Сканируются ПЗУ в устройствах.

Конфигурируются устройства начальной загрузки ( IPL — Initial Program Load ), т.е. те, что используются для загрузки операционной системы компьютера.

Настраиваемым устройствам передается информация о выделенных им ресурсах, это переводит их в рабочее состояние.

Запускается начальный загрузчик.

Управление передается операционной системе.

2. Конфигурирование компьютера - Setup BIOS .

Компьютеры могут иметь различный и изменяемый состав аппаратных средств, и их многие элементы требуют программного конфигурирования. Параметры конфигурирования, установленные с помощью утилиты Setup , запоминаются в энергонезависимой памяти. Часть из них всегда хранится в традиционной CMOS Memory , объединенной и с часами-календарем RTC ( Real Time Clock ). Другая часть волей разработчика может помещаться и в энергонезависимую (например, флэш) память ( NVRAM ). Кроме этой части статически определяемых параметров, имеется область энергонезависимой памяти ESCD для поддержки динамического конфигурирования системы Plug and Play , которая может автоматически обновляться при каждой перезагрузке компьютера. Этот процесс динамического конфигурирования и является причиной «задумчивости» при перезагрузке даже мощных компьютеров, имеющих средства РпР, а также не всегда предсказуемого поведения программного обеспечения, вызванного изменением распределения ресурсов по инициативе той же системы PnP ( Plug and Play - включай и работай).

Все современные компьютеры имеют утилиту Setup , встроенную в ROM BIOS . Утилита BIOS Setup имеет интерфейс в виде меню, иногда даже оконный с поддержкой мыши. Для входа в Setup во время выполнения POST появляется предложение нажать клавишу del . Иногда для этого используется комбинация ctrl + alt + esc , е sc , ctrl + esc , бывают и экзотические варианты (нажать клавишу F 12 в те секунды, когда в правом верхнем углу экрана виден прямоугольник). Некоторые версии BIOS позволяют войти в Setup по комбинации ctrl+alt+esc в любой момент работы компьютера. Предложение (и способ - нажатие F 1 или F 2) входа в Setup появляется, если POST обнаружит ошибку оборудования, которая может быть устранена посредством Setup . Удержание клавиши INS во время POST в ряде версий BIOS позволяют установить настройки по умолчанию.

Меню утилиты Setup , способы перемещения по пунктам и выбора параметров зависят от наклонностей производителя и версии BIOS . Нажатие F1 или alt + h вызывает краткую контекстную справку, обычно связанную с навигацией. Смысловых пояснений значения параметров она не дает. Состав управляемых параметров, детальность и гибкость управления варьируется от предельно подробных, в которых может запутаться и опытный пользователь, до предельно кратких. Некоторые установки могут называться и не совсем так, как указано в таблицах, но быть созвучными (в английском варианте). Современные версии BIOS Setup могут использовать и графический интерфейс пользователя.

Архитектура системы plug-and-play (включай и работай) включает в себя три важнейших компонента:

- операционная система поддерживающая технологию типа plug-and-play, которая берет на себя управление всеми внешними устройствами, загружает необходимые драйверы, реагирует на все изменения в аппаратуре компьютера;

- система BIOS типа plug-and-play, которая может взаимодействовать с контроллерами ориентированными на plug-and-play и чипсетом системной платы компьютера;

- аппаратные средства компьютера и адаптеры поддерживающие plug-and-play.

Платы адаптеров plug-and-play информируют системную BIOS и операционную систему о необходимых им ресурсах. В свою очередь, BIOS и операционная система, по возможности, предотвращают конфликты и передают платам адаптеров информацию о конкретных выделенных ресурсах. После этого плата адаптера сама настраивается под выделенные ей ресурсы.

Автоматическое конфигурирование системы осуществляется во время выполнения расширенной процедуры самопроверки при выполнении POST (Power-On-Self-Test). BIOS идентифицирует, определяет расположение в слотах, и, по возможности, настраивает платы адаптеров plug-and-play. Эти действия выполняются в несколько этапов:

- Отключаются настраиваемые узлы на системной плате и на платах адаптеров. При использовании плат расширения, удовлетворяющих спецификации plug-and-play, после включения компьютера, платы ожидают код инициализации от BIOS. Устройства после включения электропитания не отвечают на обращения к пространству памяти и ввода-вывода, они доступны в это время только для операций конфигурационного чтения и записи.

- Отыскиваются все устройства типа plug-and-play. Управляющие программные средства могут теперь с помощью команды активизации опросить плату, а с помощью другой команды все остальные платы переключить в “изолированное” состояние. В изолированном состоянии программные средства plug-and-play устанавливают связь только с одной активизированной платой. Эта плата передает программам plug-and-play свои характеристики. На основе этих данных осуществляется идентификация плат. По завершении процесса идентификации устанавливается связь между аппаратными и программными компанентами компьютера. При этом запрашиваются и назначаются необходимые конфигурационные параметры. Каждое устройство шины использует область пространства конфигурации (заголовок определенного формата, назначение оставшихся байтов области пространства конфигурации зависит от конкретного устройства и в спецификации не описывается). Область конфигурации доступна системе в любое время. В операциях конфигурационного чтения и записи становится доступной информация о потребностях устройства в системных ресурсах и возможных диапазонах их перемещения.

Создается исходная карта распределения ресурсов: портов, прерывании, каналов ПДП и памяти.

Активируются устройства ввода-вывода. Сканируются ПЗУ в устройствах. Конфигурируются устройства начальной загрузки (IPL — Initial Program Load), т.е. те, что используются для загрузки ОС компьютера.

В область конфигурации устройств записывается информация о выделенных системных ресурсах и режимах работы - это переводит их в рабочее состояние и становится возможным доступ по командам обращения к памяти и портам ввода-вывода контроллеров.

После тестирования и конфигурирования (включающего настройку устройств РпР), POST инициализирует загрузку операционной системы. Запускается начальный загрузчик. Загружаются необходимые компаненты системы, драйверы устройств. Определяется новая настройка конфигурации системы. Управление передается операционной системе. В процессе загрузки операционная система принимает на себя дальнейшую диагностику аппаратных средств - каждое подключенное устройство проходит проверку, и с него запрашиваются данные о всех параметрах его настройки. Перед выбором конфигурации старые параметры настройки проверяются вместе с параметрами настройки нового устройства, после чего они сравниваются и при необходимости согласовываются. Если операционная система установит, что два компонента аппаратуры имеют одно и то же ресурсное обеспечение (например, одинаковые базовые адреса портов), то эти компоненты должны выдать операционной системе альтернативные ресурсы системы с которыми они тоже могут работать.

Для каждого вновь подключенного в систему устройства (или отключенного устройства) процесс автоконфигурации повторяется. В компьютере имеется область энергонезависимой памяти ESCD для поддержки динамического конфигурирования системы Plug and Play, которая может автоматически обновляться при каждой перезагрузке компьютера. Этот процесс динамического конфигурирования и является причиной «задумчивости» при перезагрузке даже мощных компьютеров, имеющих средства РnР, а также не всегда предсказуемого поведения программного обеспечения, вызванного изменением распределения ресурсов по инициативе той же системы PnP.

Многие операционные системы поддерживают функцию автодетектирования устройств, т. е. автоматически определяется тип платы, ее конфигурация, номер используемого прерывания, базовый адрес портов ввода-вывода, канал прямого доступа. В операционных системах Windows важным средством управления всеми компонентами аппаратных средств является программа диспетчер устройств (Device-Manager), с помощью которой можно получить информацию об устройстве, выделенных ему ресурсах и выполнить необходимые согласование ресурсов.

Читайте также: