3.7. Постоянная   память

Специальная память

К устройствам специальной памяти относятся постоянная память (ROM), перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory), память CMOS RAM, питаемая от батарейки, видеопамять и некоторые другие виды памяти.

Просмотр видео по специальной памяти ПЗУ BIOS

Прежде всего в постоянную память записывают программу управления работой самого процессора. В ПЗУ находятся программы управления дисплеем, клавиатурой, принтером, внешней памятью, программы запуска и остановки компьютера, тестирования устройств.
Важнейшая микросхема постоянной или Flash-памяти — модуль BIOS. Роль BIOS двоякая: с одной стороны это неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой строны — важный модуль любой операционной системы.

Разновидность постоянного ЗУ — CMOS RAM.

 
Интегральные схемы BIOS и CMOS
Содержимое CMOS изменяется специальной программой Setup, находящейся в BIOS (англ. Setup — устанавливать, читается "сетап").

Просмотр видео по CMOS RAM

    Постоянное   запоминающее  устройство  ПЗУ  представляет  собой  одну  или  несколько  микросхем  постоянно  хранящих  некоторую  информацию. Это  память  допускающая  только  считывание, запись  в  эту  память  производить  нельзя.  Содержимое  ПЗУ  не теряется  при  отключении питания .
В  ПЗУ  хранится  информация  записанная  на  предприятии изготовителе системной платы. В основном  это  системные  программы обеспечивающие "запуск" компьютера  после  включения  питания и  производящие  автоматическое  тестирование  аппаратных  средств. ПЗУ  служит  обычно  для  размещения данных об  аппаратных особенностях  и  базовой  системы  ввода/вывода - BIOS. Первые  команды  которые  начинает  выполнять МП  это  команды системы  BIOS, программа  самопроверки  сокращенно  POST. Она  состоит  из  различных  сообщений, которые  выводятся   на  экран, звуковые  сигналы  и  счетчика  объема  памяти. Работа  программы  POST  - это все,  что  происходит  до  того, как  вступят  в  действие дисководы и  "загрузят"  в  ОЗУ операционную   систем
Базовая система ввода-вывода. На самом нижнем уровне находятся программы базовой системы ввода-вывода (BIOS). Их код жестко записан в одной из микросхем компьютера. В момент включения компьютера эти программы выполняют проверку оборудования и обеспечивают простейшее взаимодействие с клавиатурой и монитором — клавиатура способна реагировать на нажатие некоторых клавиш, а на мониторе отображается информация о ходе запуска компьютера. Взаимодействие с человеком у программ этого уровня крайне ограниченно и возможно только в первые секунды после запуска компьютера.
Первой энергонезависимой памятью стала так называемая ROM (Read Only Memory), у нас более известная как ПЗУ-  память. Она имеет единственный цикл записи, который осуществляется в процессе производства путем нанесения алюминиевых дорожек между ячейками ROM. Наличие такой дорожки означает логическую единицу, отсутствие — логический ноль. Несмотря на свою дешевизну, этот вид памяти имеет существенный недостаток: записать в нее информацию можно только один раз. Как результат этого недостатка была разработана память формата PROM (перепрограммируемая ПЗУ-память). Микросхему с такой памятью можно было подвергнуть повторному, правда, единственному прожигу с помощью специального устройства — программатора.
В 1971 году Intel выпускает совершенно новую микросхему памяти под аббревиатурой EPROM (Erasable Programmable ROM). Такую микросхему можно было подвергать неоднократной перезаписи путем облучения чипа рентгеновскими или ультрафиолетовыми лучами. Через восемь лет появился еще один вид памяти, который предусматривал возможность перезаписи частями. В этой памяти стало возможным изменение данных в определенной ячейке памяти, а сам тип этого за­поминающего устройства получил название EEPROM. Чтобы внести информацию в микросхему EEPROM, ее было достаточно подключить к системной шине микропроцессора. Вроде бы свершилось: появилась перезаписываемая энергонезависимая память. Однако в любой бочке меда всегда найдется ложка дегтя, которой в случае с EEPROM стала довольно высокая стоимость этих микросхем.
Системная постоянная память занимает сравнительно небольшой объем (64 Кбайт). Однако ее значение для компьютера очень велико. Само ее название ROM BIOS(ROM Basic Input \ Output System) базовая система ввода \ вывода – говорит о том, что в ней находится функционально полный набор программ нижнего уровня для управления устройствами ввода \ вывода. Поэтому даже до загрузки в оперативную память исполняемых программ с диска компьютер имеет возможность обслуживать клавиатуру, дисплей, подавать звуковые сигналы, общаться с дисками и т.д. Возможно отметить, что большинство современных видеоадаптеров, а так же контроллеров накопителей имеют собственную систему BIOS, которая дополняет или даже заменяет системную BIOS во время основной работы. Вызов программ BIOS осуществляется через программные или аппаратные прерывания, для чего BIOS формирует соответствующую таблицу векторов прерывания. Но только перечисленным  функции постоянной памяти не ограничиваются.
При старте компьютера после включения питания или после нажатия кнопки на передней панели RESET или после программного перезапуска начинает выполнятся  программа начального пуска, также хранящаяся в постоянной памяти. Она включает в себя:

1. программу самотестирования компьютера (POST-Power On Self Test);
2. программу начальной загрузки операционной системы с соответствующего дискового накопителя компьютера;
3. программу задания текущих параметров компьютера (Setup).

      Отметим, что последнее время ROM BIOS выполняется не на микросхемах собственно постоянной памяти, а на микросхемах, допускающих многократную перезапись информации пользователем EPROM (Erasable Programmable ROM) с электрической перезаписью- типа флэш (flash), или с ультрафиолетовым стиранием, что позволяет более гибко настраивать компьютер.
Программа самотестирования POST позволяет производить простейшую диагностику всех основных узлов компьютера, включая определение полного объема установленной оперативной памяти. Информация  о  ее результатах  выводится тремя способами:

1. сообщениями на дисплее (наиболее наглядно и понятно пользователю);
2. звуковыми сигналами (что очень полезно при неработоспособном дисплее);
3. выдачей кодов в определенный порт ввода \ вывода, обычно это порт с адресом  080(на чем основаны все диагностические приборы).

         Сообщения на дисплее могут прямо называть обнаруженную неисправность или неисправный блок или же выдавать специальный код ошибки,  по которому в последствии в прилагаемой документации можно найти причину неисправности. Звуковые сигналы не отличаются особым разнообразием, тем не менее позволяют обнаружить и идентифицировать основные ошибки. Использование специальных диагностических приборов особенно эффективно: по некоторым оценкам с их помощью можно обнаружить до 95% неисправности. Однако их применяют только специально обученные работники сервисных служб.
Начиная с компьютеров на процессоре 80286 ROM BIOS обязательно дополняется небольшой  энергонезависимой  оперативной памятью CMOS RAM, которая выполнена на малопотребляющих  микрасхемах с технологией КМОП (CMOS) и при выключении питания компьютера подпитывается от батарейки  или аккумулятора (это память, как правило, входит в состав других микросхем). В CMOS- памяти хранится информация о текущих показаниях часов (дате и времени), о значении времени для будильника, о конфигурации компьютера: приоритете загрузки с разных накопителей, количестве памяти, типах накопителей, режимах энергопотребления, о типе дисплея, об установках клавиатуры и т.д. Задавать все эти параметры позволяет программа BIOS Setup, вызвать которую пользователь может путем нажатия назначенных клавиш при начальной загрузке компьютера (информация об этом всегда выводится на экран).
В современных компьютерах  данная программа предлагает довольно удобный и наглядный интерфейс пользователя с использованием привычных меню.