Базовая система ввода-вывода компьютера

PCI master accesses shadow RAM опция включения/выключения возможности копирования ПЗУ шины в более быструю оперативную память для повышения быстродействия системы. Может принимать значения:

"Enabled" - разрешено,

"Disabled" - запрещено.

System BIOS Cacheable (кэширование области системного BIOS). Хотя в данной опции речь идет, на первый взгляд, о кэшировании, тем не менее, ее нахождение в главе, посвященной функциям и механизмам "затенения", я считаю более оправданным. Разрешение этого параметра приводит к возможности кэширования области памяти по адресам системного BIOS (F0000H-FFFFFH) в кэш-память. Включение параметра будет иметь смысл только в случае разрешения функций кэширования в разделе "BIOS Features Setup" (как правило). Если какая-либо программа попытается выполнить операцию записи в эти адреса, то система выдаст сообщение об ошибке. Может принимать значения:

"Enabled" - разрешено,

"Disabled" - запрещено.

Опция может называться и "System ROM Cacheable".

Но есть и свое "но"! При включении опции кэшированию подлежит часть системной BIOS, содержащей код для запуска системы и основные функции ввода/вывода. Тем не менее, возможности ускорения через использование кэша процессора редко используются, т.к часть кэш-памяти, которой всегда недостаточно, резервируется под BIOS, обращение к которому не происходит постоянно.

Video BIOS Cacheable (кэширование области BIOS видеокарты). Разрешение этого параметра приводит к возможности кэширования области памяти по адресам BIOS видеокарты (C0000H-C7FFFH) в кэш-память процессора. Параметр будет использован только при включении кэш-памяти в разделе "BIOS Features Setup". Если какая-либо программа попытается выполнить запись в эти адреса, то система выдаст сообщение об ошибке. При наличии видеокарты с "ускорителем" необходимо отключить кэширование видеопамяти, дабы центральный процессор мог "отслеживать" любые изменения, производимые устройством ввода в буфер кадра изображения. Может принимать значения:

"Enabled" - разрешено,

"Disabled" - запрещено.

Об оправданности включения  этой опции можно сказать то же самое, что и по системному BIOS. Опция  может называться "Video BIOS Area Cacheable".

Refresh Возможны три различных метода регенерации данных.

Регенерация одним RAS (RAS Only Refresh - ROR). Этот метод использовался еще в первых микросхемах DRAM. Адрес регенерируемой строки передается на шину адреса и выдается сигнал RAS (точно так же, как при чтении или записи). При этом выбирается строка ячеек, и данные из них поступают на внутренние цепи микросхемы, после чего записываются обратно. Так как далее сигнал CAS не следует, цикл чтения/записи не начинается. Затем передается адрес следующей строки и так далее, пока не будет пройдена вся матрица памяти, после чего цикл регенерации повторяется. К недостаткам этого метода можно отнести то, что занимается шина адреса, и в момент регенерации блокируется доступ к другим подсистемам компьютера.

CAS перед RAS (CAS Before RAS - CBR) - стандартный метод регенерации.  При нормальном цикле чтения/записи сигнал RAS всегда приходит первым, за ним следует CAS. Если же CAS приходит раньше RAS, то начинается специальный цикл регенерации - CBR. При этом адрес строки не передается, а микросхема использует свой внутренний счетчик, содержимое которого увеличивается на 1 при каждом CBR-цикле (т. н. инкрементирование адреса строки). Этот режим позволяет регенерировать память, не занимая шину адреса, что, безусловно, более экономично.

Автоматическая регенерация  памяти (Self Refresh - SR, или саморегенерация). Этот метод обычно используется в режиме энергосбережения, когда система переходит в состояние "сна" ("suspend"), и тактовый генератор перестает работать. В таком состоянии обновление памяти по вышеописанным методам невозможно (попросту отсутствуют источники сигналов), и микросхема памяти выполняет регенерацию самостоятельно. В ней запускается свой собственный генератор, который тактирует внутренние цепи регенерации. Такая технология работы памяти была внедрена с появлением EDO DRAM. Необходимо отметить, что в режиме "сна" память потребляет очень малый ток.

Burst Refresh при разрешении этой установки чипсет проводит несколько регенераций за один такт. В обычном режиме одна строка регенерируется каждые 15 мкс, в пакетном 4 строки - каждые 60 мкс. Если BIOS позволяет, то рекомендуется конечно установить значение опции в "Enabled". Может принимать значения:

"Enabled" - разрешено,

"Disabled" - запрещено.

Опция может называться "DRAM Burst at 4 Refresh".

CAS Before RAS Refresh метод регенерации памяти, когда сигнал CAS устанавливается раньше сигнала RAS. В отличие от стандартного способа регенерации, этот метод не требует перебора адресов строк извне микросхем памяти - используется внутренний счетчик адресов. Однако, этот способ регенерации должен поддерживаться микросхемами памяти (большинство чипов его поддерживает). Может принимать значения:

"Enabled" - разрешено,

"Disabled" - запрещено.

CAS-to-RAS Refresh Delay действие этой опции возможно при включенном состоянии предыдущей (или аналогичной), так как в данном случае устанавливается время задержки между стробирующими сигналами (в тактах системной шины). Естественно, что установка меньшего значения приводит к снижению времени, затрачиваемого на регенерацию. Большее же значение повышает надежность, т.е. достоверность данных, находящихся в памяти. Оптимальный вариант для данной системы выбирается опытным путем. Может принимать значения: "1T", "2T" (по умолчанию).

Concurrent Refresh (параллельная pегенеpация). При активизации этой опции как чипсет (т.е. оборудование, требующее регенерации), так и процессор получают одновpеменный доступ к памяти. При этом процессору не нужно будет ожидать, пока произойдет регенерация. При установке опции в "Disabled" пpоцессоp должен будет ждать, пока схема pегенеpации не закончит pаботу.

DRAM Refresh Method опция установки метода регенерации. Опция может называться также "Refresh Type", "DRAM Refresh Type" или "Refresh Type Select". При любых вариантах опции среди возможных параметров, как правило, используется только два параметра. Приводим весь возможный ряд: "CAS before RAS", "RAS only", "RAS# Before CAS#", "Normal", "Hidden".

DRAM Refresh Period установка периода (частоты повтора), требуемого для регенерации памяти, в соответствии со спецификацией модулей памяти. В новейших версиях BIOS такая опция практически не встречается. Ранее же она предлагала пользователю широкий простор для творчества: в зависимости от версии BIOS и его производителя, чипсета, модулей памяти. Опция могла также носить название "Refresh Cycle Time (us)", "DRAM Refresh Cycle Time", "Memory Refresh Rate" или "DRAM Refresh Rate". Вот неполный перечень таких вариаций:

"For 50 MHz Bus", "For 60 MHz Bus", "For 66 MHz Bus" и даже "Disabled",

"50/66 MHz", "60/60 MHz", "66/66 MHz",

"Disabled", "15.6 us", "31.2 us", "62.4 us", "124.8 us", "249.6 us",

"15.6 us", "31.2 us", "62.4 us", "125 us", "250 us",

"15.6 us", "62.4 us", "124.8 us", "187.2 us",

"1040 Clocks", "1300 Clocks",

"Disabled", "Normal",

"Fast", "Slow".

Остается отметить, что  чем реже производится регенерация  памяти, тем эффективнее работает система. Но если явно наблюдаются нарушения в работе системы, то частоту обновления необходимо повысить.

Extended Refresh (расширенная регенерация). Введение (в свое время) этой опции в BIOS предполагало использование специальных EDO-чипов. Регенерация содержимого ячеек EDO DRAM при этом стала производиться через 125 мкс, а не через каждые 15,6 мкс, как при стандартной регенерации. Это несколько повысило общее быстродействие памяти.

Hidden Refresh (скpытая pегенеpация). Когда установлено значение "Disabled", память регенерируется по IBM AT методологии, используя циклы процессора для каждой регенерации. Когда "Hidden Refresh" установлен в "Enabled", контроллер "ищет" наиболее удобный момент для регенерации, независимо от циклов CPU. При этом регенерация происходит одновременно с обычным обращением к памяти. Алгоритм регенерации памяти при этом многовариантен: разpешаются циклы pегенеpации в банках памяти, не используемых центральным процессором в данный момент, взамен или вместе с ноpмальными циклами регенерации, выполняемыми всякий pаз пpи опpеделенном пpеpывании (DRQ0 - каждые 15 мс), вызванном таймеpом.

Для регенерации каждый pаз тpебуется от 2 до 4 мс. В течение  этих 4 мс один цикл pегенеpации пpимеpно каждые 16 мкс pегенеpиpует по 256 стpок памяти. Каждый цикл pегенеpации занимает столько же или чуть меньше вpемени, чем один цикл чтения памяти, т.к сигнал CAS для pегенеpации при этом не тpебуется.

"Hidden refresh" отличается  максимальной скоростью и эффективностью, наименьшими нарушениями активности системы и наименьшими потерями производительности, также позволяя поддерживать состояние памяти во время нахождения системы в режиме "suspend". Этот режим более быстрый, чем "Burst Refresh". Но наличие в BIOS этой функции еще не означает ее реализации. После установки опции в "Enabled" стоит тщательно проверить работоспособность компьютера. Некотоpые модули памяти позволяют использовать "Hidden Refresh", некотоpые - нет. В большинстве случаев pекомендуется установить в "Enabled".

Hi-Speed Refresh с помощью этой опции чипсет быстрее проведет регенерацию основной памяти. Правда, эффект от этой установки значительно меньше, чем от включения "Slow Refresh". Последний режим регенерации предпочтительнее. К тому же эта функция поддерживается не всеми чипами памяти.

Так же широк и выбор  возможных значений параметров. В  различных версиях BIOS можно даже найти опции с одинаковыми  названиями, но различными значениями параметров. Например, "CPU to DRAM Page Mode" может предоставить для выбора значения "Use Paging" и "No Paging". Возможны и следующие вариации:

"Always Open" и "Closes",

"Page Closes", "Stays Open" и "Closes If Idle",

"Normal" и "Disabled".

В некоторых случаях  усовершенствованный (enhanced) механизм работы чипсета и контроллера памяти позволяет с помощью дополнительной информации об открытой странице памяти сохранять ее некоторое время открытой даже при отключенной опции: "DRAM Enhanced Paging", "Enhanced Page Mode", "Enhanced Paging".

DRAM Page Idle Timer (таймер пассивного состояния страницы памяти). С помощью этой функции устанавливается время (в системных тактах), в течение которого контроллер DRAM, после перехода процессора в режим ожидания, ждет закрытия всех открытых страниц памяти. Параметр сохранил свою актуальность со времен FPM. Для увеличения быстродействия устанавливается минимальное значение данного параметра, однако при этом возможна нестабильная работа системы. Оптимальный вариант устанавливается опытным путем. Опция может называться "Paging Delay", "DRAM Idle Timer", а возможные значения выбираются из ряда: 1T, 2T, 4T, 8T. Правда, иногда такой ряд может иметь следующий вид: 0, 2, 4, 8, 10, 12, 16, 32.

SDRAM Configuration (конфигурация SDRAM-памяти). Установкой параметров опции определяется, должен ли BIOS определять временные характеристики доступа к памяти на основании информации из SPD-модуля ("By SPD") или же пользователь проведет конфигурирование доступа самостоятельно (через установку "Disabled"). Нетрудно увидеть схожесть данной опции с "Auto Configuration". В качестве фиксированных значений могут быть предложены параметры: "7 ns (143 Mhz)" и "8 ns (125 Mhz)" как для памяти с временем доступа 7 нс/8 нс и соответственно частотой шины 143 МГц/125 МГц.

Video,... Из "карты" памяти первого мегабайта системного ОЗУ, что жестко "привязано" к архитектуре IBM PC-совместимых компьютеров, хорошо известно, что адресная область A0000-C7FFF традиционно принадлежит видеопамяти графического адаптера и видео BIOS системы. Собственно под видео BIOS (или, как иногда говорят, ПЗУ видеоадаптера) выделяется 32 кБ памяти в области C0000 - C7FFF. Это 768-й - 799-й килобайты памяти. Эта адресная область, в зависимости от установок "BIOS Setup", может и не использоваться.

Область в 128 кБ (A0000-BFFFF, или 640-й - 767-й килобайты) отведена под  видеопамять графической карты расширения. В "древние" времена этого объема хватило бы на размещение в памяти одного графического кадра, пусть и с разрешением 320х200. По аналогии с 64-мя килобайтами верхней памяти область видеопамяти в 128 кБ стала тем "окошком" (или фрэйм-буфером), через которое стал возможным доступ ко всей адресуемой памяти. В свое время использование фрэйм-буферизации активно использовалось такими играми, как "DOOM". Нижеизложенные функции BIOS как раз и затрагивают механизмы работы с видеопамятью.

VGA 128k Range Attribute во включенном состоянии ("Enabled") к адресам VGA-памяти (A0000H-BFFFFH) чипсетом могут быть применены свойства, подобные функциям "CPU-TO-PCI Byte Merge" или "CPU-TO-PCI Prefetch", т.е. стандартным режимам буферизации записи от CPU в PCI - интерфейс. Это повышает быстродействие системы, в противном случае используется стандартный VGA-интерфейс.

Этот же смысл характерен для множества функций с непохожими наименованиями: "VGA Performance Mode", "Turbo VGA (0 WS at A/B)", "VGA Frame Buffer", хотя в некоторых случаях "оперативный" диапазон сужается до первых 64 кБ (A0000-B0000).

Дополнительная информация о видео функциях содержится в опциях:

PCI - "Snoop Ahead".

Арбитраж, Bus-Master Bus Master (хозяин шины, задатчик) - возможный режим работы устройства на любой шине, в том числе и на PCI. Для работы в таком режиме устройство выдает запрос арбитру шины, сообщая о своем требовании на получение управления шиной. Арбитр, в соответствии с приоритетом и/или очередностью арбитража на данной шине, через определенное время после запроса отдает запрашивающему устройству управление шиной. Выполнив все необходимые ему операции, устройство сообщает арбитру об освобождении им шины.

На современных шинах, таких как PCI, для получения доступа  к шине ВСЕ устройства проходят процедуру арбитража, в том числе и центральный процессор. Возможность быть "master"-устройством реализуется аппаратно при разработке устройства. Реализация механизма "BusMaster" позволяет общаться между собой только тем компонентам компьютера, которым это в данный момент необходимо. Этот механизм используется, например, для передачи данных TV-тюнером на видеокарту, если они обе находятся на PCI-шине, причем без участия центрального процессора, системной памяти и т.п.