最低限BIOS
物理実験1
情報実験第八回
2006/12/08
Last Modified : 2006/12/08 : Y. Morikawa
Original
: 2003/11/28 : Y. Nakagami
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本日の内容
とは
 BIOS はどこにある?
 BIOS の仕事
 BIOS の設定方法
 BIOS
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BIOS (バイオス)とは
 Basic
Input/Output System
① コンピュータに接続された周辺機器を
制御するプログラム群
② 周辺機器に対する基本的な入出力手段
をOSやアプリケーションソフトに対し
て提供
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BIOS (バイオス)とは
 Basic
Input/Output System
入出力手段
の提供
周辺機器
①
ハードウェア
OS
BIOS ②
制御
ソフトウェア
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BIOS (バイオス)とは

パソコンを起動時にこんな画面が出たは
ず

BIOS が表示している画面
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本日の内容
とは
 BIOS はどこにある?
 BIOS の仕事
 BIOS の設定方法
 BIOS
BIOS はどこにある?
ROM (Read Only Memory)
• マザーボード上の
ROM に記録されて
いる
• 最近は書き換え可能
な ROM (フラッシュ
ROM) で提供され、簡
単にアップグレードで
きる
• ROM は大抵電池の
すぐそばにある
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本日の内容
とは
 BIOS はどこにある?
 BIOS の仕事
 BIOS の設定方法
 BIOS
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BIOS の仕事
 基本入出力プログラム
 起動時のハード情報の取得・初期
化・リソースの割り当て
 OS の起動プログラムの呼び出し
 プラグアンドプレイ/電源管理
BIOSの役割
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基本入出力プログラム (1)



ハードウェアに固有な
制御プログラムを提供
シングルタスク
現在は基本的なハード
ウェア (PS/2接続の
キーボードやマウスな
ど) のみを制御
OS
BIOS
ハードウェア
キーボード、マウス
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基本入出力プログラム (2)

現在、多様なハードウェアの制御に関しては
デバイスドライバ (Device Driver) が利用される
OS
BIOS
基本的ハードウェア
キーボード、マウス
デバイス
ドライバ
デバイス
ドライバ
デバイス
ドライバ
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BIOS の仕事
 基本入出力プログラム
 起動時のハード情報の取得・初期
化・リソースの割り当て
 OS の起動プログラムの呼び出し
 プラグアンドプレイ/電源管理
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起動時のハード情報の取得・初期
化・リソースの割り当て

POST (Power on Self Test)
・電源を入れると IPL (Initial Program
Loader)
が BIOS ROM 上から CPU に展開・実行
1. CPU, メモリ, HDD, キーボード, マウスなどの動
作テスト
2. ハードウェアの初期化
3. ハードウェアリソースの割り当て

I/Oポートアドレス, DMAチャンネル, IRQ番号
CPU、メモリ、HDD、
CD-ROMドライブのチェック
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起動時のメッセージをよく見てみよう!(一瞬ですけどっ!!)
CPU : Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80GHz
Speed : 2.80 GHz
Press DEL to run Setup
Press F8 for BBS POPUP
DDR Frequency 400 Mhz, Single-Channel or Virtual Single Channel
Checking NVRAM..
256MB OK
Auto-Detecting Pri Master..IDE Hard Disk
Auto-Detecting Sec Master..ATAPI CD-ROM
Pri Master: ST380011A 8.01
Ultra DMA Mode-5, S.M.A.R.T. Capable and Sta…
Sec Master: HL-DT-ST DVDRAM GSA-4120B A102
Ulter DMA Mode-2
Auto-detecting USB Mass Strage Devices ..
00 USB mass storage devices found and configured.
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ハードウェアの一覧
|
System Configration. AMIBIOS Version08.00.10
|
+==================================================================================+
| Main Processor(s): Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 2.80 GHz
|
+==================================================================================+
| Math Processor
: Built-In
Base Memory Size : 640KB
|
| Floppy Drive A: : 1.44M, 3.5 in
Extd Memory Size : 255MB
|
| Serial Port(s)
: 3F8,2F8
Display Type
: VGA/EGA
|
| Parallel Port(s) : 378
BIOS Build Date : 07/27/04
|
| PS/2 Mouse
: Present
ACPI 1.0 Support : Enabled
|
+==================================================================================+
| ATA(PI) Device(s)
Type
Size
LBA
Block SMART 32Bit DMA
PIO
|
|
Mode Mode
Info
Mode
Mode Mode
|
| Primary Master
: Hard Disk 80.0GB
LBA
16Sec Good
Off
UDMA5 4
|
| Secondary Master : ATAPI CD-ROM
UDMA2 4
|
+==================================================================================+
:
PCIデバイス一覧/ IRQ番号の割り当
て
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:
+==================================================================================+
| PCI Devices:
|
| PCI Onboard PCI Bridge
PCI Onboard USB Controller,IRQ5
|
| PCI Onboard USB Controller,IRQ5
PCI Onboard USB Controller,IRQ11
|
| PCI Onboard USB Controller,IRQ5
PCI Onboard USB Controller,IRQ5
|
| PCI Onboard PCI Bridge
PCI Onboard Multimedia device,IRQ5
|
| PCI Onboard IDE
PCI Bridge Ethernet,IRQ5
|
| PCI Slot-3 Ethernet,IRQ5
PCI Slot-5 VGA,IRQ11
|
+==================================================================================+
IRQ番号 (後述) の割り当て
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ハードウェアリソースとは
ポートアドレス
 DMA チャンネル
 IRQ 番号
 I/O
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I/O ポートアドレス

CPUがアクセスできるメモリー上に、周辺機器
とデータをやり取りするための窓口 (ポート) の
こと

CPU が直接データをやり取り出来るのはメモリーだ
け。
CPU
I/O ポート
メモリー
周辺機器
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DMA チャンネル

DMA コントローラ とメモリーが情報をやり取
りする際の専用の通信窓口

データ転送
の依頼して
データバス
の制御を渡
す
DMA 伝送
(Direct Memory Access)
• データを伝送の際に CPU を通さずにメモリー上で処理す
ることで, CPU の負担を小さくする伝送方法
• 最近は CPU の性能が劇的に向上したため, CPU で直接
データ転送する方が高速に処理できる場合も少なくない
CPU
データ転送終
了後にデータ
バスの制御を
返す
データ領域
CD-RW
I/Oポート
HDD
DMA
コントローラ
チャンネル
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IRQ 番号

IRQ (Interrupt ReQuest) = 割り込み要求

割り込み制御
突然の要求 (IRQ) に対して, CPU に現在行っ
ている処理に割り込ませて先に処理をするこ
と
 例

• 文書の印刷中 (CPU が現在行っている処理) に, 文
書を修正するためキーボードで文字を入力 (突然の
要求) する.
• 割り込み制御が無い場合, 印刷が終わるまで文書の修正を
はじめ, 他の作業は出来ない.
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IRQ 番号
 IRQ
コントローラ
を制御するための装置
 CPU には割り込みを通知する信号線が
ついており,IRQコントローラはこの信
号線と接続されている
 1 つの IRQ コントローラに 0~7 番まで
の信号線がある.
 現在は IRQ コントローラ 2 個を搭載す
るのが普通. (合計15 個の IRQ 番号を割
り振ることが出来る)
 IRQ
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IRQ 番号
CPU
システムタイマー
8
1
キーボード
9
2
(PICカスケード)
10
3
COM2
11
4
COM1
12
PS/2マウス
13
数値演算プロセッサ
5
メ
モ
リ
リアルタイムクロッ
ク
(ACPI)
0
6
フロッピーディスク
14
IDE(Primary)
7
LPT1
15
IDE(Secondary)
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BIOS の仕事
 基本入出力プログラム
 起動時のハード情報の取得・初期
化・リソースの割り当て
 OS の起動プログラムの呼び出し
 プラグアンドプレイ/電源管理
OS の起動プログラムの呼び出し
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こちらの話はまた来週
電源
投入
ROMの中のプログラム
(IPL) をCPUへ転送
ハードウェアの
検出・検査・設定
起動ディスクの先頭
からブートローダー
を読み込み,
メインメモリへ転送
ブートローダーが
パーティションの先頭
からカーネルローダーを
読み込み,メインメモリへ
転送
カーネルローダーが
OSのカーネルをメイン
メモリへ転送
BIOS (IPL) の仕事
ハードディスクの構造
ブートローダー
カーネルローダー
パーティション1
パーティション2
パーティション3
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BIOS の仕事
 基本入出力プログラム
 起動時のハード情報の取得・初期
化・リソースの割り当て
 OS の起動プログラムの呼び出し
 プラグアンドプレイ/電源管理
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プラグアンドプレイ/電源管理


プラグアンドプレイ

電源管理
- APM
差し込む (Plug) だけで自
(Advanced Power Management)
動認識され,動作 (Play)
するように,最適なハー
・ ソフトウェアレベルで供給電
ドウェア環境を提供する. 源制御する機能
 NIC の PCI 接続
 ビデオカードのPCI 接続
 USB 接続
・ OSをシャットダウンするだけ
でPC本体の電源が停止
(当たり前だと思ってたで
しょ?)
・ハードウェア、BIOS、OS の
三者 の連携が必要
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本日の内容
とは
 BIOS はどこにある?
 BIOS の仕事
 BIOS の設定方法
 BIOS
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BIOS の設定方法:設定画面呼出
• PCの起動時に呼び
出し可能
• 情報実験機ではこの
画面ですかさずDel
キーを押す
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BIOS の設定方法:設定画面
• BIOS設定画面のメニュー
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BIOS の設定方法:IDE接続
※ 上下キーで選択して Enter キー
を押すことでディスクの認識方法な
どを設定可能 (デフォルトは自動認識)
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IDE 接続設定
• 接続したドライブが,指定した
IDで認識されているかを確認
Primary
Primary
Secondary
Secondary
■IDE とは?
master
slave
master
slave
Secondary
ハードディスクインターフェイスの規格。
1 コネクタで2台のHDD を接続できる.
Primary
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起動ドライブの設定
•起動ドライブの優先順位を
設定する
FDD, HDD, CD-ROM ?
本日の実習で実際に設定を行ってもらいます
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BIOS による設定の保存先

CMOS RAM

または
CMOS メモリー
CMOS (シーモス)
• Complementary Metal Oxide Semiconductor
• 相補形金属酸化膜半導体
揮発性メモリ
 動作速度は遅いが, 消費電力が極めて低い

BIOS Setup ≒ CMOS Setup
 電力はマザーボード付属の電池から供給

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BIOS による設定の保存先
ROM (Read Only Memory)

電池??

BIOS の入っ
た ROM のす
ぐ隣にあるボ
タン電池のこ
と
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BIOS による設定の保存先

電池が消耗すると BIOS の設定が消えや
すく, 内蔵時計が狂う


主電源を切ってしまうと時間も設定もクリア
されたり…
最近はマザーボードの試用期間よりも電
池の寿命が長かったりする
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まとめ

BIOS [バイオス] とは、OS (ソフトウェア) と周
辺機器 (ハードウェア) の仲立ちをするソフト
ウェア


BIOS はマザーボード上の専用の ROM に記録


BIOS なしでは PC もただの板と箱
アップデートが可能
BIOS なしに OS は機能しない
・ ハードウェアの基本的な制御手順を提供
・ ハードウェアの状態をチェック
・ OS の起動

BIOS
の設定は変更可能
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参考資料

書籍



渡邉郁郎.1998: AT互換機のBIOS.エーアイ出版, ISBN4-87193652-X
日経BPソフトプレス編. 2001: 体系的に学び直すパソコンの仕組み.
BPソフトプレス, ISBN4-89100-383-9
Web サイト

ハードウェアリソース
• http://arigato.web.infoseek.co.jp/pcjisaku/resource.html

CMOS (Wikipedia)
• http://ja.wikipedia.org/wiki/CMOS

CMOS RAM (アスキーデジタル用語辞典)
• http://yougo.ascii24.com/gh/01/000113.html

(オマケ) CCDからCMOSへ~変わる携帯カメラ
• http://plusd.itmedia.co.jp/mobile/articles/0408/05/news052.html

(オマケ) マザーボード CMOS クリアの手順
• http://www.unitycorp.co.jp/support/faq/detail/cmos_clear.html
ダウンロード

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