BIOS - 2. díl: Standard CMOS Setup - nejslabší z mocných
23.6.2008, Petr Stránský, článek
Minule jsme si přiblížili koncepci systému BIOS, teď můžeme přistoupit k jednotlivým konfiguračním položkám. Na řadě je obrazovka ze všech nejjednodušší - Standard CMOS Setup. Jak ale uvidíte, i zde může být několik velmi zajímavých a důležitých nastavení.
Kapitoly článku:
Tato kapitola obsahuje základní informace týkající se možností nastavení pevných disků v BIOSu základních desek. Pro mnohem podrobnější informace o pevných discích nahlédněte do samostatného článku Funkčnost, rozhraní a technologie pevných disků.
K tomu, aby se disk bez problému domluvil s celou základní deskou, je vybaven řadičem, který celou komunikaci a všechny operace s celý zařízením řídí. Základní deska je pak vybavena tzv. Host Adaptérem, jenž se stará pouze o zprostředkování komunikačního kanálu mezi oběma zařízeními. Celé technologii se v počítačové branži říká ATA (Advanced Technology Attachment). Ač je řadič u všech moderních disků umístěn až na pevném disku (ne na základní desce), stále jeho parametry nastavujeme v BIOSu počítače.
Aby mohl pevný disk optimálně pracovat, musí nějak zjistit polohu všech na něm uložených dat - jeho řadič i základní deska podporovat stejnou metodu adresace a jelikož základní jednotkou, kterou pro ukládání dat používáme, je sektor, mluvíme též o adresování sektorů.
CHS (Cylinder/Head/Sector)
Tato metoda spadla již velmi dávno do propadliště dějin a dnes již není vůbec využívána. Přesná lokace dat byla zaznamenána pomocí číselné adresy jednotlivých cylindrů, hlav i samotných sektorů. S pomocí tohoto adresování byl BIOS počítače schopen adresovat "obrovských" 512 MB, protože narážel na limity rozhraní Int13h, které nedokázalo kvůli první verzi IDE rozhraní rozlišit více jak 10 bitů pro adresu cylindru, 4 bity pro adresu hlavy a 6 bitů připadalo na adresu sektoru.
XCHS (eXtended CHS)
Tato nová verze adresování již dokáže využívat kapacit rozhraní Int13h naplno - 10 bitů pro adresu cylindru, 8 bitů pro adresu hlavy a 6 bitů adresy sektoru. Díky tomu činí maximální adresovatelný prostor celkových 7,88 GB.
LBA (Logical Block Addressing)
Tento model adresování vychází z disků SCSI a používá naprosto jiných metod oproti předchozím technologiím, protože za pomoci LBA jsou všechny sektory pevného disku jednoduše očíslovány a z tohoto pořadového čísla je teprve vytvořena 28bitová adresa, s jejíž pomocí je na sektor dále přistupováno.
S pomocí LBA již dokáže pevný disk využít už celkem pěkných 128 GiB prostoru. Zpětná kompatibilita s XCHS je ale stále zajištěna.
LBA - ATA/ATAPI-6
Když už přestala stačit kapacita 128 GiB, která mohla být využita s pomocí LBA, byl vyvinut na základě původního LBA nový standard ATA/ATAPI-6, jenž rozšiřuje adresování až na neuvěřitelných 48 bitů. Po malém přepočítání nám tak vychází, že za pomoci posledně zmíněného standardu je možné připojit disk až s maximální kapacitou 144 PB čili 128 PiB.
Každému sektoru je navíc také předřazena jeho vlastní hlavička (záhlaví), kterou každá z alokačních jednotek naprosto přesně popisuje a to z toho důvodu, že by jinak bylo téměř nemožné přesně zaměřit jeden jediný sektor v takové záplavě jiných. Hlavička je po příchozím požadavku na čtení dat pouze nasměrována na přibližné umístění hledaných dat a dále se snaží pouze najít odpovídající záhlaví.
Aby mohl pevný disk splňovat požadavky počítače, musí být také nějak zajištěna jeho spolupráce s operační pamětí RAM, což může být dvěma způsoby. Prvním je režim PIO (Programmed Input/Output) s jehož pomocí je veškerý datový tok mezi těmito komponentami řízen pomocí procesoru. Tato koncepce má ale obrovskou nevýhodu a s ní spojenou také poměrně mizernou přenosovou rychlost. Jakýkoliv (i malý) požadavek na čtení dat nebo jejich zápis totiž musí obsloužit procesor, který je tak zbytečně vytrháván z jiné práce (třeba i důležitější), což poměrně hodně zdržuje.
Poslední standard tohoto přenosu (PIO 5) nebyl nikdy kvůli nově vznikajícímu režimu s přímým přístupem do paměti nasazen do ostrého provozu a integrován do pevných disků. V BIOSu jej však i přesto nalezneme. V dnešní době tak není zapomenut a využívají jej paměťové karty CompactFlash připojené s pomocí tzv. IDE adaptérů.
Druhým a mnohem perspektivnějším režimem se stal ale až režim DMA (Direct Memory Access, přímý přístup do paměti), který dovoluje diskovému řadiči (za pomoci tzv. busmasteringu), aby byla jeho práce řízena výhradně jím. Procesor tedy pouze zadá příkaz a řadič se již o vše potřebné postará sám.
Pevné disky SATA mohou v zásadě pracovat ve dvou základních režimech a sice v kombinovaném či nekombinovaném, které se od sebe odlišují tím, zda vám systém umožní pracovat s oběma typy zařízení současně. Takže zatímco v kombinovaném režimu si můžete užívat všech dostupných portů SATA i PATA dohromady, u nekombinovaného režimu toto možné není.
Z hlediska operačních systémů rozeznáváme také celkem dva pracovní režimy. Jedná se o kompatibilní a tzv. nativní režim. Kompatibilní režim existuje kvůli zachování zpětné kompatibility se staršími operačními systémy (Windows 9x, DOS) a k systému v něm můžeme připojit maximálně 4 zařízení, která ale mohou pracovat jak v kombinovaném, tak i nekombinovaném režimu.
V případě rozšířeného, nativního režimu budete moci využít všechny porty, které vaše základní deska nabízí. Jistou nevýhodu však představuje omezení na použití v novějších operačních systémech (Windows XP SP1, Windows Server 2003, Windows Vista) ale ruku na srdce - kdo dnes nemá na svém počítači nainstalovaná z OS Windows alespoň XP, že? Tímto tvrzením se samozřejmě nechci dotknout zarytých Linuxáků, jejichž systém je na jiné úrovni existence než operační systémy Microsoftu.
K tomu, aby se disk bez problému domluvil s celou základní deskou, je vybaven řadičem, který celou komunikaci a všechny operace s celý zařízením řídí. Základní deska je pak vybavena tzv. Host Adaptérem, jenž se stará pouze o zprostředkování komunikačního kanálu mezi oběma zařízeními. Celé technologii se v počítačové branži říká ATA (Advanced Technology Attachment). Ač je řadič u všech moderních disků umístěn až na pevném disku (ne na základní desce), stále jeho parametry nastavujeme v BIOSu počítače.
Adresování diskových bloků
Aby mohl pevný disk optimálně pracovat, musí nějak zjistit polohu všech na něm uložených dat - jeho řadič i základní deska podporovat stejnou metodu adresace a jelikož základní jednotkou, kterou pro ukládání dat používáme, je sektor, mluvíme též o adresování sektorů.
CHS (Cylinder/Head/Sector)
Tato metoda spadla již velmi dávno do propadliště dějin a dnes již není vůbec využívána. Přesná lokace dat byla zaznamenána pomocí číselné adresy jednotlivých cylindrů, hlav i samotných sektorů. S pomocí tohoto adresování byl BIOS počítače schopen adresovat "obrovských" 512 MB, protože narážel na limity rozhraní Int13h, které nedokázalo kvůli první verzi IDE rozhraní rozlišit více jak 10 bitů pro adresu cylindru, 4 bity pro adresu hlavy a 6 bitů připadalo na adresu sektoru.
XCHS (eXtended CHS)
Tato nová verze adresování již dokáže využívat kapacit rozhraní Int13h naplno - 10 bitů pro adresu cylindru, 8 bitů pro adresu hlavy a 6 bitů adresy sektoru. Díky tomu činí maximální adresovatelný prostor celkových 7,88 GB.
LBA (Logical Block Addressing)
Tento model adresování vychází z disků SCSI a používá naprosto jiných metod oproti předchozím technologiím, protože za pomoci LBA jsou všechny sektory pevného disku jednoduše očíslovány a z tohoto pořadového čísla je teprve vytvořena 28bitová adresa, s jejíž pomocí je na sektor dále přistupováno.
S pomocí LBA již dokáže pevný disk využít už celkem pěkných 128 GiB prostoru. Zpětná kompatibilita s XCHS je ale stále zajištěna.
LBA - ATA/ATAPI-6
Když už přestala stačit kapacita 128 GiB, která mohla být využita s pomocí LBA, byl vyvinut na základě původního LBA nový standard ATA/ATAPI-6, jenž rozšiřuje adresování až na neuvěřitelných 48 bitů. Po malém přepočítání nám tak vychází, že za pomoci posledně zmíněného standardu je možné připojit disk až s maximální kapacitou 144 PB čili 128 PiB.
Každému sektoru je navíc také předřazena jeho vlastní hlavička (záhlaví), kterou každá z alokačních jednotek naprosto přesně popisuje a to z toho důvodu, že by jinak bylo téměř nemožné přesně zaměřit jeden jediný sektor v takové záplavě jiných. Hlavička je po příchozím požadavku na čtení dat pouze nasměrována na přibližné umístění hledaných dat a dále se snaží pouze najít odpovídající záhlaví.
Vyhrává ten nejrychlejší
Aby mohl pevný disk splňovat požadavky počítače, musí být také nějak zajištěna jeho spolupráce s operační pamětí RAM, což může být dvěma způsoby. Prvním je režim PIO (Programmed Input/Output) s jehož pomocí je veškerý datový tok mezi těmito komponentami řízen pomocí procesoru. Tato koncepce má ale obrovskou nevýhodu a s ní spojenou také poměrně mizernou přenosovou rychlost. Jakýkoliv (i malý) požadavek na čtení dat nebo jejich zápis totiž musí obsloužit procesor, který je tak zbytečně vytrháván z jiné práce (třeba i důležitější), což poměrně hodně zdržuje.
Poslední standard tohoto přenosu (PIO 5) nebyl nikdy kvůli nově vznikajícímu režimu s přímým přístupem do paměti nasazen do ostrého provozu a integrován do pevných disků. V BIOSu jej však i přesto nalezneme. V dnešní době tak není zapomenut a využívají jej paměťové karty CompactFlash připojené s pomocí tzv. IDE adaptérů.
přenosový režim | maximální rychlost | standard |
| PIO 0 | 3,3 MB/s | ATA (IDE) |
| PIO 1 | 5,2 MB/s | ATA (IDE) |
| PIO 2 | 8,3 MB/s | ATA (IDE) |
| PIO 3 | 11,1 MB/s | ATA2 (EIDE) |
| PIO 4 | 16,7 MB/s | ATA2 (EIDE) |
| UltraDMA 33 | 33 MB/s | ATAPI-4 (UltraATA-33) |
| UltraDMA 66 | 66 MB/s | ATAPI-5 (UltraATA-66) |
| UltraDMA 100 | 100 MB/s | ATAPI-6 (UltraATA-100) |
| UltraDMA 133 | 133 MB/s | ATAPI-7 (UltraATA-133) |
Druhým a mnohem perspektivnějším režimem se stal ale až režim DMA (Direct Memory Access, přímý přístup do paměti), který dovoluje diskovému řadiči (za pomoci tzv. busmasteringu), aby byla jeho práce řízena výhradně jím. Procesor tedy pouze zadá příkaz a řadič se již o vše potřebné postará sám.
BIOS a SATA - možnosti spolupráce
Pevné disky SATA mohou v zásadě pracovat ve dvou základních režimech a sice v kombinovaném či nekombinovaném, které se od sebe odlišují tím, zda vám systém umožní pracovat s oběma typy zařízení současně. Takže zatímco v kombinovaném režimu si můžete užívat všech dostupných portů SATA i PATA dohromady, u nekombinovaného režimu toto možné není.
Z hlediska operačních systémů rozeznáváme také celkem dva pracovní režimy. Jedná se o kompatibilní a tzv. nativní režim. Kompatibilní režim existuje kvůli zachování zpětné kompatibility se staršími operačními systémy (Windows 9x, DOS) a k systému v něm můžeme připojit maximálně 4 zařízení, která ale mohou pracovat jak v kombinovaném, tak i nekombinovaném režimu.
přenosový režim | maximální rychlost | standard |
| SATA 1 | 150 MB/s | SATA/150 |
| SATA 2 | 300 MB/s | SATA/300 |
| SATA 3 | 600 MB/s | SATA/600 |
V případě rozšířeného, nativního režimu budete moci využít všechny porty, které vaše základní deska nabízí. Jistou nevýhodu však představuje omezení na použití v novějších operačních systémech (Windows XP SP1, Windows Server 2003, Windows Vista) ale ruku na srdce - kdo dnes nemá na svém počítači nainstalovaná z OS Windows alespoň XP, že? Tímto tvrzením se samozřejmě nechci dotknout zarytých Linuxáků, jejichž systém je na jiné úrovni existence než operační systémy Microsoftu.
