Михаил Гук - Аппаратные интерфейсы ПК. Энциклопедия

♦ При возврате в АХвозвращаются признаки проинициализированного устройства:

• бит 8 — устройство начальной загрузки, поддерживающее блочные функции INT 13h;

• бит 7 — устройство вывода, поддерживающее символьный вывод («телетайпный» режим) INT 10h;

• бит 6 — устройство ввода, поддерживающее символьный ввод INT 9h;

• биты 5:4 — состояние подключения загрузочного устройства: 00 — не подключено, 01 — неизвестно, 10 — подключено (для устройства RPL соединение установлено), 11 — резерв;

• биты 3:2 — состояние подключения устройства вывода (аналогично предыдущему);

• биты 1:0 — состояние подключения устройства ввода (аналогично предыдущему).

Как видно из данного описания, расширенный заголовок и правила поведения процедуры инициализации позволяют системной BIOS более гибко пользоваться функциями дополнительных модулей BIOS — традиционные дополнительные модули со стороны системной BIOS были практически неуправляемыми. Заголовок данного вида может использоваться и картами ISA без поддержки PnP. Если эти карты будут передавать информацию о своих статических ресурсах, они окажут большую услугу для распределения ресурсов системой BIOS с поддержкой PnP. Таким образом, приспособить карту для работы в среде PnP можно всего лишь модификацией содержимого ее ПЗУ расширения BIOS.

Карта ISA PnP может быть установлена в разные системы, имеющие BIOS как с поддержкой PnP, так и без. Процедура инициализации должна исполняться адекватно обнаруженной среде: без PnP BIOS она должна работать традиционным способом, при необходимости загрузки перехватывая INT 19h, а в среде PnP BIOS она должна вести себя скромнее, лишь предоставляя системной BIOS требуемые интерфейсы и точки входа.

Для содержимого ПЗУ расширения BIOS, установленных на картах PCI, принят стандарт, несколько отличающийся от традиционных дополнительных модулей ROM BIOS. Заголовок ПЗУ соответствует традиционному, но дополнительно имеет указатель на структуру данных PCI (табл. 12.10). Идентификаторы производителя и устройства, а также код класса совпадают с описанными в конфигурационном пространстве устройства PCI. Поскольку шина PCI используется не только в PC, в ПЗУ карты может храниться несколько модулей. Каждый модуль начинается со структуры данных, сам модуль следует сразу за структурой. За ним начинается структура для следующего модуля (если у предыдущего не установлен признак последнего модуля) и так далее. Тип платформы (процессора) указывается в заголовке модуля, и при инициализации BIOS активизируется только нужный. Такой механизм позволяет, например, один и тот же графический адаптер устанавливать и в IBM PC, и в Power PC.

Таблица 12.10. Структура данных PCI

¹ До спецификации PCI 2.2 здесь помещался указатель на строку Vital Product Data (важные сведения о продукте).

Применительно к дополнительному ПЗУ карты PCI имеется три параметра, относящихся к размерам. Размер ПЗУ определяется чтением конфигурационного пространства. Размер, указанный во 2-м байте заголовка, указывает на длину модуля на этапе инициализации. Этот модуль POST загружает в ОЗУ перед тем, как вызвать процедуру инициализации (точка входа со смещением 3). Контрольная сумма, расположенная обычно в конце модуля, обеспечивает нулевую сумму всех байт. Длина образа, указанная в структуре данных PCI (слово со смещением 10h), описывает размер области, которая должна оставаться в памяти в режиме нормального функционирования (она может быть меньше, поскольку код процедуры инициализации уже не требуется). Эта область также защищается контрольной суммой. Структура данных PCI должна оставаться в памяти все время.

Работа с модулями ПЗУ для карт PCI выполняется в соответствии с моделью DDIM (см. выше). POST определяет наличие ПЗУ по полю Expansion ROM Base Addressв конфигурационном пространстве и назначает ему адрес в свободном пространстве памяти. После этого программированием регистра команд разрешается считывание ПЗУ, и в нем ищется сигнатура заголовка АА55h. Когда сигнатура найдена, POST ищет подходящий образ (по типу кода и совпадающий по идентификаторам с обнаруженными устройствами PCI) и загружает его в ОЗУ (в область C0000-DFFFFh), оставляя разрешенной запись в эту область. Далее чтение ПЗУ запрещается (записью в поле Expansion ROM Base Address), и вызывается процедура инициализации (по адресу 3). При вызове процедуры POST сообщает номер шины (в регистре АН), номер устройства ( AL[7:3]) и номер функции ( AL[2:0]), благодаря чему процедура узнает точные координаты аппаратных средств. После этого определяется размер области, которую следует оставить в памяти (по байту 2, который может быть модифицирован процедурой инициализации), и для этой области запрещается запись. Если процедура инициализации «урезает» занимаемую память, она должна позаботиться о достоверности контрольной суммы области, описанной байтом 2. Если память освобождается полностью (процедура обнуляет байт 2), то контрольная сумма, естественно, не нужна. Расширение для VGA (определяется по коду класса) обрабатывается особым образом — загружается по адресу C0000h. Процедура инициализации может определить наличие PnP BIOS в системе, проверив значение контрольной структуры PnP по адресу, указанному в ES: DI, и исполняться в зависимости от обнаруженного системного окружения.

По традиции «аппаратную» книгу заключает глава о «здоровом питании», очень необходимом для выживания аппаратных интерфейсов. Все внутренние устройства ПК, включая и интерфейсные адаптеры, получают напряжение от блока питания системного блока и связаны общей «схемной землей» — шиной GND. Часть внешних устройств получают питание от того же блока питания, пользуясь штатными и нештатными способами. Штатное питание выводится на интерфейсные разъемы клавиатуры и мыши PS/2 (+5 В), USB (+5 В) и Fire Wire (8-40 В). «Нештатным» способом питание можно получить от сигнальных линий LPT-порта (менее 5 В) и СОМ-порта (двуполярное, около 12 В), но лишь с небольшим током нагрузки и некоторыми аппаратными и программными ухищрениями. Питание от сигнальных цепей интерфейса используется мышью, электронными ключами защиты и иными устройствами с малым потреблением. Остальные внешние устройства питаются от собственных источников питания со своей «схемной землей» и цепями заземления, и при их стыковке с системным блоком (и между собой) могут возникать проблемы заземления, о которых речь пойдет ниже. Проблемы заземления радикально решаются применением гальванической развязки сигнальных цепей от «схемной земли», но эту развязку имеют далеко не все интерфейсы.