BIOS修改设计的基础性教程课件.ppt
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- BIOS 修改 设计 基础性 教程 课件
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1、System Architecture introductionMLB Device InterfacePCI Device and PCI-ExpressBIOSOption ROMSmbusDIMM & SPDAgendaHardware Block 1Hardware block (old)Processor 1NorthBridgeNetworkSuper I/OProcessor 2PCI Slot 1PCI Slot 2PCI Slot 3PCI Slot 4DIMM 1DIMM 2DIMM 3DIMM 4VideoIDESouthBridgePCI Slot 5PCI BUS 2
2、PCI BUS 0ROMFSBISASCSIHardware Block 2Hardware block (new)Processor 1NorthBridgeNetworkSuper I/OProcessor 2PCI Slot 1PCI Slot 2PCI Slot 3PCI Slot 4DIMM 1DIMM 2DIMM 3DIMM 4VideoASMSouthBridgePCI Slot 5PCI BUS 2PCI-XPCI BUS 0ROMFSBLPCCIOBIMBIMBSCSIThis is RCC chipIntels is called HI busISAHardware Blo
3、ck 3ChipsetChipset, 芯片組,通常是由一顆或幾顆高度集成的半導體芯片搭配工作。若芯片組,通常是由一顆或幾顆高度集成的半導體芯片搭配工作。若將將CPU,縣卡和聲卡等比作加工工廠,内存,硬盤,光驅比作貨物倉庫,那,縣卡和聲卡等比作加工工廠,内存,硬盤,光驅比作貨物倉庫,那末末chipset就相當於連接他們的貨物中轉站和調配中心,他配合就相當於連接他們的貨物中轉站和調配中心,他配合CPU,協調指揮協調指揮所有部件有條不紊的工作並負責數據中轉。所有部件有條不紊的工作並負責數據中轉。chipset起到了信息交換起到了信息交換“橋梁橋梁”的作用,所以構成的作用,所以構成chipset的芯
4、片被稱作的芯片被稱作“橋設備橋設備”。通常靠近。通常靠近CPU的那塊的那塊chip稱作稱作“North Bridge”,而靠近而靠近PCI插槽的稱爲插槽的稱爲“South Bridge”。Chipset按用途可以分爲按用途可以分爲PC芯片組,服務器芯片組,服務器/工作站芯片組和筆記本電腦芯片工作站芯片組和筆記本電腦芯片組等類型;按芯片數量可分爲標準的南北橋芯片組,多芯片芯片組(用於高組等類型;按芯片數量可分爲標準的南北橋芯片組,多芯片芯片組(用於高端端Server)以及單芯片芯片組;按整合程度的高低還可以分爲整合芯片組和)以及單芯片芯片組;按整合程度的高低還可以分爲整合芯片組和非整合芯片組。單
5、芯片設計的優點是集成度更高,由於傳統的南北橋芯片都非整合芯片組。單芯片設計的優點是集成度更高,由於傳統的南北橋芯片都集成到一顆芯片中,南北橋之間的信號傳輸距離更短,信號干擾更小,南北集成到一顆芯片中,南北橋之間的信號傳輸距離更短,信號干擾更小,南北橋連接通道的數據寬帶可以設計的更高。而且只有一顆芯片,可以簡化主板橋連接通道的數據寬帶可以設計的更高。而且只有一顆芯片,可以簡化主板佈綫,降低成本。凡事有利就有弊,單芯片設計將所有功能集中到一顆芯片,佈綫,降低成本。凡事有利就有弊,單芯片設計將所有功能集中到一顆芯片,缺乏靈活性,要改動南橋的功能就得重新設計新的芯片組,而非單芯片設計缺乏靈活性,要改動
6、南橋的功能就得重新設計新的芯片組,而非單芯片設計的芯片組則能以同一款北橋配以不同的南橋來滿足各種使用需求。的芯片組則能以同一款北橋配以不同的南橋來滿足各種使用需求。North BridgeBridge to CPU and DIMM.Transfer data between CPU to South Bridge and PCI devices.Bus to South bridge must be matched (PCI, IMB, HI)North Bridge1North Bridge2NB(North Bridge)在芯片組中起主導作用,也稱Host Bridge,通常芯片組的名稱
7、多以NB的名稱來命名(Intel i865, via KT600,NVIDIA nFroce2)。NB比較靠近CPU,考慮CPU与NB之間交流最爲密切,較短傳輸距離有利於快速互訪。NB内部通常集成了内存控制器和圖形控制器(AGP或PCI-Express)等。NB提供對CPU類型,主頻,外頻,FSB,内存類型和容量以及ECC糾錯,縣卡插槽規格等方面的支持。FSB(Front Side Bus)FSB,前端總綫,也稱CPU總綫,是系統中最快的總綫,是chipset与CPU的核心。FSB主要由CPU使用,用於与高速緩存,主存和NB之間數據傳送。目前所能達到的FSB有266MHZ,333MHZ,533
8、MHZ和800MHZ等。足夠大的數據總綫可以保證有足夠的數據傳送給CPU,較低的FSB會限制CPU性能發揮,成爲系統瓶頸。FSB与外頻:CPU和北桥芯片间总线的速度,更实质性的表示了CPU和外界数据传输的速度。而外频的概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的,也就是说,100MHz外频特指数字脉冲信号在每秒钟震荡一万万次,它更多的影响了PIC及其他总线的频率。 South Bridge 1South BridgeProvide IDE, USB, IO, APIC, Power Management and GPIO functions.Transfer data between Super
9、 IO, Flash ROM to North Bridge.Super IOBIOSBIOSSuper IOSouth Bridge 2SB(South Bridge)一般位于靠近PCI或PCI-E插槽的位置,這是基於他所連接的總綫較多,佈綫較爲複雜的考慮。SB内部主要集成IDE Controller, SATA Conroller, PCI/PCI-E Controller, ACPI(Advanced Configuration and Power Interface), Interrupt Controller,USB Controller.它主要負責控制存儲設備,PCI接口設備(聲卡
10、,網卡),I/O外圍設備(Keyboard,Mouse, USB, 1394)的工作和他們之間的通訊。這些技術相對比較穩定,因此SB chip種類遠遠少於NB。同一SB可以搭配不同的NB,例如Intel ICH5或ICH5R SB可以搭配82865PE,82865G和82875P等NB。South Bridge經由特定的總綫通過North Bridge与CPU通訊。專用的高度總綫包括:Intel的Hub-Link, AMD的HyperTransport,VIA的V-Link/Ultra V-link。同一同一NB/SB架構,不同命名方式架構,不同命名方式Hub體系結構。從i8XX芯片開始,In
11、tel將傳統的North Bridge命名為MCH(Memory Controller Hub),集成圖形核心的NB則稱爲GMCH(Graphics and Memory Controller Hub);而South Bridge則命名為ICH(I/O Controller Hub)。NVIDIA的chipset作爲AMD的主力軍,在K7平臺架構中佔據上風。nForce2系列的North Bridge成爲SPP(System Platform Processor),而集成圖形核心的North Bridge成爲IGP(Integrated Graphics Processor);其搭配的Sout
12、h Bridge為MCP(Media and Communication Processor).儘管兩大主流chipset廠商對各自的chipset採用了獨特的命名方式,但實質上仍採用南北橋架構,所以仍可以將MCH和SPP成爲North Bridge,而將ICH和MCP成爲South Bridge.Sis Pentium 4chipsetSuper IO & ECSuper I/O (or Embedded Controller)Legacy I/O device (FDD, PS2, Serial Port, RTC,Parallel Port)Power ManagementGPIOIrD
13、AMLB Interface插槽SlotStorage InterfaceI/O DeviceMLB Slot1PCI:主要配件是網卡,PCI顯卡,内置Modem卡,多功能卡ISA:數據吞吐量低,CPU佔用率高,正在逐步淘汰。AGP:專為縣卡配備的藉口,在圖形控制器和主存之間專用的點到點的連接使視頻和三維快速高質量顯示。MLB Slot2PCMCIA:用於筆記本電腦,解決空間限制,主要應用于網卡,Modem卡等。需要特定的轉接綫与不同設備連接(電話綫,網綫)Storage InterfaceFDD:連接主板和軟驅,通過扁平的34針數據綫与軟驅連接。IDE: ATA(Advanced Techn
14、ology Attachment)藉口。優點是價格低廉,兼容性好;缺點速度慢,需内置,電纜長度有要求。SCSI:接口較多,分爲50針,68針和80針。優點是適應面廣,一塊SCSI控制卡可以連接多塊硬盤,高性能;缺點是價格昂貴。SATA:Serial ATA。減少接口的針腳數目,用四根針完成所有工作(第1针发出、2针接收、3针供电、4针地线 )。速度更快,傳輸距離更長。I/O Device Interface(Parallel)Parallel Port:25針雙排插口。連接掃描儀,外置Modem,打印機等。最初的并口设计是单向传输数据的,也就是说数据在某一时刻只能实现输入或者输出。后来IBM又
15、开发出了一种被称为SPP(Standard Parallel Port)的双向并口技术。1992年微软和惠普联合推出了被称为ECP(Extended Capabilities Port,)的新并口标准,是专门针对打印机而制订的,目前我们所使用的并口都支持EPP和ECP这两个标准,而且我们可以在CMOS当中自己设置并口的工作模式。I/O Device Interface(Serial)Serial Port:系统中串口的物理连接方式有9针和25针两种方式。准的串口能够达到最高115Kbps的数据传输速度,而一些增强型串口如ESP(Enhanced Serial Port,增强型串口) 、Supe
16、r ESP(Super Enhanced Serial Port,超级增强型串口)等则能达到460Kbps的数据传输速率。Tip:然主板一般都集成两个串口,可Windows却最多可提供8个串口资源供硬件设置使用(编号COM1到COM8),虽然其I/O地址不相同,但是总共只占据两个IRQ(1、3、5、7共享IRQ4,2、4、6、8共享IRQ3),平常我们常用的是COM1COM4这四个端口。我们经常在使用中遇到这个问题如果在COM1上安装了串口鼠标或其他外设,就不能在COM3上安装如Modem之类的其它硬件,这就是因为IRQ设置冲突而无法工作。I/O Device Interface(PS/2)P
17、S/2:鍵盤,鼠標接口。,鼠标通常占用浅绿色接口,键盘占用紫色接口。虽然从上面的针脚定义看来二者的工作原理相同,但这两个接口还是不能混插,这是由它们在内部不同的信号定义所决定的。注:注:1 空2 键盘、鼠标数据信号3 +5V(驱动控制芯片和LED指示灯)4 地5 空置6 键盘、鼠标时钟信号I/O Device Interface(USB)1USB:Universal Serial Bus,通用串行总线。1998年USB1.1标准确立和Win98内核正式提供对USB接口的直接支持之后,USB才真正开始普及,到今天已经发展到USB2.0标准。特點:熱插拔,速度快,USB1.1协议允许1.5Mbps
18、和12Mbps两种数据传送速度规格,新的USB2.0协议已经可以提供速率为480Mbps的高速传输。I/O Device Interface(USB)2“A”连接头表示“上流”至电脑;“B”连接头表示“下游”到外设。这样采用了不同的结构和定义就避免了连接上的混淆和困扰。I/O Device Interface(1394)1394: 也稱FireWire, i.Link”以及“IEEE1394”。IEEE1394通常有两种接口方式,一种是六角型的六针接口,另一种是四角的四针接口,其区别就在于六针接口除了两条一对共两对的数据线外还多了一对电源线,可直接向外设供电,多使用于苹果机和台式电脑,而四针接
19、口多用于DV或笔记本电脑等设备。支持熱插拔,IEEE1394a高达400Mbps,后续的IEEE1394b标准可将速度提升到800Mbps、1.6Gbps甚至3.2Gbps。真正点对点连接(peertopeer),设备间不分主从BIOSBIOS: Basically Input/Output System,為系統提供最基本最直接的硬件控制。是操作系統與硬件之間的橋梁系統A硬件系統A BIOS操作系統應用程序系統B硬件系統B BIOS操作系統應用程序非標準接口標準接口標準接口BIOS功能功能1.自检及初始化:2.程序服务:BIOS直接与计算机的I/O(Input/Output,即输入/输出)设备
20、打交道,通过特定的数据端口发出命令,传送或接收各种外部设备的数据,实现软件程序对硬件的直接操作。3.设定中断:开机时,BIOS会告诉CPU各硬件设备的中断号,当用户发出使用某个设备的指令后,CPU就根据中断号使用相应的硬件完成工作,再根据中断号跳回原来的工作。BIOS載體類型載體類型FLASH ROM:直接使用工作电压即可擦除和写入,型号有29、39、49系列。EEPROM :需要使用一个12V的编程电压才能擦除和写入,常见的型号有28F系列。EPROM: 需要用紫外线照射后才可清除芯片中的数据,写入时同样需要一个比较高的编程电压(IC上有一个透明孔,型号为27系列)。PROM: 只可用程序写
21、一次。 MARK PROM:出厂时内容已固定,无法擦除BIOS封裝形式封裝形式DIP(双列直插)为长方形传统IC包装方式,通常插在插座上,一般的主板、大型界面卡上都使用这种芯片PLCC为正方形四边都有折弯形接脚,笔记本电脑、数据机、较小型界面卡都使用这种芯片。CMOS芯片芯片也稱作RTC/NVRAM chip,一般固化在South Bridge中,因採用CMOS(互補金屬氧化物半導體)技術,因此也成爲CMOS Chip。大小為256 Byte.作用:1 用來保存BIOS參數設置2 是一種時鐘chip,保持时钟/日期信息。NVRAM: Non Volatile Random Access Mem
22、ory, 非易失性隨機訪問存儲器。斷電後數據不會遺失,主板上一塊锂电池響CMOS chip供電,維持保存它的信息。BIOS会有一个区域专门存储默认的设置清楚CMOS的方法:1 跳線法:以Intel ICH为例,这个跳线一般是控制信号RTCRST#,即RTC Reset(RTC重置)。它控制着南桥中相应的寄存器,这个寄存器用来存储RTC的电源状态,当RTC Reset为低电平时, BIOS程序在开机时将清除南桥里CMOS RAM的信息并写入BIOS设置的默认值。2 拔出锂电池PCI Device & PCI-EPCIPCI connectorPCIPCI cardPCI nonbridge 32
23、10Device IDVendor IDStatus registerCommand registerClass codeSub-class codeProg.I/FRevision IDBISTHeader typeLatency timerCache line sizeBase address register 0Base address register 1Base address register 2Base address register 3Base address register 4Base address register 5Card bus CIS pointerSubsy
24、stem IDSubsystem vendor IDExpansion ROM base addressReservedReservedMax_latMin_latInterrupt pinInterrupt linePCI-PCI Bridge3210Device IDVendor IDStatus registerCommand registerClass codeSub-class codeProg.I/FRevision IDBISTHeader typeLatency timerCache line sizeBase address register 0Base address re
25、gister 1Secondary latency timerSubordinate bus numberSecondary bus numberPrimary bus numberSecondary status I/O limitI/O baseMemory limitMemory basePrefetchable memory limitPrefetchable memory basePrefetchable base upper 32 bitsPrefetchable limit upper 32 bitsI/O limit upper 16 bitsI/O base upper 16
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