Аппаратное обеспечение персонального компьютера

Конфигурация в памяти CMOS

Как мы уже говорили, энергонезависимая память CMOS используется в современных компьютерах для хранения текущей конфигурации аппаратных средств. Эта память состоит из набора ячеек, доступ к которым для чтения и записи выполняется через порты ввода и вывода с адресами 70h и 71h.

Процедура чтения ячейки памяти CMOS состоит из двух шагов. На первом шаге программа записывает в выходной порт с адресом 70h номер ячейки, из которой необходимо прочитать информацию. На втором шаге программа читает содержимое данной ячейки из входного порта с адресом 71h:

int nCellContent;
outp(0x70, nCell);
nCellContent = inp(0x71);

Запись данных в ячейку памяти CMOS выполняется аналогично, только после записи номера ячейки в порт 70h программа должна записать новое значение для этой ячейки в порт с адресом 71h:

outp(0x70, nCell);
outp(0x71, nNewValue);

В памяти CMOS хранится текущее время и дата, сведения о конфигурации системы, результат тестирования при включении питания и другая информация, приведенная ниже:

Рассмотрим подробно назначение отдельных ячеек CMOS-памяти.

00h - 0Dh - область часов реального времени

Ячейки с адресами 00h - 0Dh используются часами реального времени. Часам реального времени будет посвящена отдельная глава, поэтому сейчас мы не станем останавливаться на этих ячейках.

0Eh - байт диагностики

Байт диагностики (расположенный в памяти CMOS по адресу 0Eh) содержит результаты выполнения диагностики при включении питания компьютера. Выполнив анализ содержимого байта 0Eh, программа может выявить неисправность НМД, часов реального времени, разрядку аккумулятора и ошибки в конфигурации. Приведем формат этого байта:

0Fh - байт отключения

Байт отключения 0Fh используется процессорами 80286, 80386, 80486 и Pentium для определения способа возврата из защищенного режима в реальный после аппаратного сброса.

Вы, вероятно, знаете, что эти процессоры могут работать либо в реальном режиме, который соответствует режиму работы процессора 8086, либо в защищенном. Защищенный режим работы используется такими операционными системами, как Microsoft Windows, IBM OS/2 и UNIX. В этом режиме процессор может непосредственно адресовать всю память, лежащую выше границы 1 Мбайт.

Подробное рассмотрение защищенного режима работы мы привели в 6 томе «Библиотеки системного программиста», который так и называется – «Защищенный режим процессоров Intel 80286/80386/80486». Здесь же мы только кратко расскажем о переходе процессора 80286 из реального режима в защищенный и обратно для иллюстрации использования ячейки памяти CMOS с адресом 0Fh.

Для перевода процессора 80286 из реального режима в защищенный можно использовать специальную команду LMSW:

mov   ax,1
lmsw  ax

Разумеется, двух строк, приведенных выше, недостаточно для правильной работы процессора в защищенном режиме.

Для того, чтобы вернуть процессор 80286 из защищенного режима в реальный, необходимо выполнить аппаратный сброс (отключение) процессора. Это можно сделать следующим образом:

mov   ax, 0FEh  ; команда отключения
out   64h, ax

Перед выдачей команды отключения программа должна записать в ячейку 0Fh памяти CMOS причину отключения:

Для перевода процессоров 80386, 80486 и Pentium из реального режима в защищенный и обратно можно использовать загрузку специального управляющего регистра CR0 обычной командой MOV. Однако будет работать и метод, основанный на применении команды LMSW и команды отключения.

Вы можете использовать сведения о команде отключения для организации программного перезапуска системы.

10h - тип накопителей НГМД

Младшая и старшая тетрады этого байта описывают, соответственно, второй и первый НГМД:

11h - зарезервировано для IBM PC/AT, тип НМД для IBM PS/2

В компьютерах IBM PS/2 ячейки памяти CMOS с адресами 11h и 12h используются для хранения типа, соответственно, первого и второго НМД.

12h - тип первого и второго НМД

Этот байт разделен на две тетрады аналогично байту, описывающему НГМД. Однако в тетраде можно закодировать только 16 различных значений, а типов НМД значительно больше. Поэтому тип 15 используется специальным образом - если тип НМД в младшей тетраде (первый физический НМД) равен 15, то правильное значение типа находится в памяти CMOS по адресу 19h. Аналогично для второго физического НМД этот тип можно взять из байта по адресу 1Ah (если старшая тетрада байта с адресом 12h равна 15).

Таблица стандартных типов НМД была приведена в третьей книге первого тома, в разделе, посвященном конфигурации дисковой подсистемы. Кроме того, сведения о типах дисков, задаваемых программой BIOS Setup, обычно есть в документации, поставляемой вместе с компьютером.

В современных компьютерах установлены НМД с интерфейсом IDE или SCSI.

В первом случае тип диска устанавливается равным 47. Это означает. Что фактические параметры диска хранятся в старших ячейках памяти CMOS, номера которых зависят от изготовителя и версии BIOS.

Тип НМД с интерфейсом SCSI задается как 1 или 0. Фактические параметры НМД определяются BIOS, расположенной в контроллере SCSI.

13h - зарезервировано

Эта ячейка памяти CMOS зарезервирована.

14h - конфигурация оборудования

В этом байте находится информация о количестве установленных НГМД, о наличии арифметического сопроцессора, а также о типе видеоадаптера, подключенного к системе. Приведем формат байта конфигурации:

15h-16h - объем стандартной оперативной памяти

Ячейка 15h содержит младший байт, а ячейка 16h - старший байт объема основной памяти, например:

·       0100h – 256 Kбайт;

·       0200h – 512 Kбайт;

·       0280h – 640 Kбайт

17h-18h - объем расширенной памяти

Ячейки 17h и 18h содержат, соответственно, младший и старший байты размера расширенной памяти (расположенной выше границы 1 Мбайт) в килобайтах.

19h-1Ah тип первого и второго НМД

Эти ячейки содержат типы, соответственно, первого и второго НМД, если соответствующий тип имеет значение, большее 15 (см. описание ячейки 12h).

1Bh-2Dh - зарезервировано

Эти ячейки памяти CMOS зарезервированы.

2Eh-2Fh - контрольная сумма ячеек 10h - 20h

Для ячеек памяти CMOS с адресами от 10h до 20h при инициализации системы BIOS выполняет проверку контрольной суммы. Эта контрольная сумма хранится также в памяти CMOS в ячейках 2Eh и 2Fh (соответственно, старший и младший байты).

30h-31h - объем расширенной памяти

Ячейки 30h и 31h содержат, соответственно, младший и старший байты размера расширенной памяти (расположенной выше границы 1 Мбайт) в килобайтах.

Эта значение дублирует значение, записанное в ячейках с адресами 17h-18h.

32h текущее столетие

В компьютерах IBM PC/AT этот байт содержит текущее столетие в двоично-десятичном коде, то есть 19 столетие записано как 19h.

Компьютеры модели IBM PS/2 используют эту ячейку вместе с ячейкой 33h для хранения контрольной суммы ячеек с адресами от 10h до 31h. При этом старший байт контрольной суммы хранится в ячейке 32h, а младший - 33h.

33h - различная информация

В компьютерах IBM PC/AT этот байт используется программой BIOS Setup для собственных нужд.

34h-3Fh - зарезервировано

Это поле зарезервировано, однако вы можете использовать по своему усмотрению, например, хранить здесь пароль.

Другие ячейки памяти CMOS

Назначение описанных выше 64 ячеек памяти CMOS документировано и одинаково для BIOS различных изготовителей и различных версий. Тем не менее, есть исключения.

BIOS компьютера IBM PS/2 использует ячейку с адресом 37h для хранения номера текущего столетия. Ячейки 38h-3Fh в модели 50 компьютера IBM PS/2 используются для хранения пароля. Обращение к этим ячейкам выполняется по адресам 78h-7Fh, которые аппаратно отображаются на адреса 38h-3Fh.

Кроме того, имеются ячейки памяти CMOS с номерами, большими чем 3Fh. Их назначение зависит от изготовителя BIOS, поэтому обращайтесь к ним только в том случае, если у вас есть соответствующая документация.

Программа CMOSSHOW

Программа CMOSSHOW читает в массив первые 64 ячейки памяти CMOS и отображает содержимое некоторых из них:

	CMOS Show (C)A. Frolov, 1997
	
	RTC:              22 00 30 00 17 00 03 19 08 97 a6 02 00
	Diagnostics byte: 08
	Shutdown byte:    00
	Reserved:         00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
	Extended RAM:     16384 Kbyte

Отображаются ячейки часов реального времени RTC, о которых мы расскажем позже в отдельной главе, диагностический байт и байт отключения, зарезервированные байты. Кроме того, на основании информации, хранящейся в ячейках 17h и 18h программа вычисляет размер расширенной памяти, установленной в компьютере.

Исходный текст программы CMOSSHOW вы найдете в листинге 1.3.

Листинг 1.3. Файл cmosshow\cmosshow.c

	// =====================================================
	// Чтение и отображение ячеек памяти CMOS
	//
	// (C) Фролов А.В, 1997
	//
	// E-mail: frolov@glas.apc.org
	// WWW:    http://www.glasnet.ru/~frolov
	//            или
	//         http://www.dials.ccas.ru/frolov
	// =====================================================
	#include <stdio.h>
	#include <conio.h>
	#include <stdlib.h>
	
	int main() 
	{
	  unsigned char cmos[64];
	  int i;
	  unsigned long nExtRam;
	
	  printf("\nCMOS Show (C)A. Frolov, 1997\n\n");
	
	  // Читаем 64 ячейки CMOS-памяти в массив cmos
	  for(i=0; i<64; i++) 
	  {
	    outp(0x70,i);
	    cmos[i]=inp(0x71);
	  }
	
	  // Отображаем ячейки часов реального времени
	  printf("\nRTC:              ");
	
	  for(i=0; i<0xd; i++) 
	  {
	    printf("%02.2x ",(unsigned)cmos[i]);
	  }
	
	  // Отображаем состояние байта диагностики
	  // после включения питания
	  printf("\nDiagnostics byte: %02.2x",cmos[0xe]);
	
	  // Отображаем содержимое байта отключения
	  printf("\nShutdown byte:    %02.2x\n",cmos[0xf]);
	
	  // Отображаем содержимое зарезервированных ячеек
	  printf("Reserved:         ");
	  for(i=0x34; i<0x40; i++) 
	  {
	    printf("%02.2x ",(unsigned)cmos[i]);
	  }
	  
	  // Вычисляем объем расширенной памяти и отображаем
	  // его на консоли
	  nExtRam = ((unsigned long)cmos[0x18] << 8) + cmos[0x17];
	  printf("\nExtended RAM:     %ld Kbyte\n", nExtRam);
	    
	  getch();
	  return 0;
	}