اللوحات الأم المتقدمة Advanced Motherboard–الجزء الثامن

الـ ROM BIOS:

لا يتمكن المعالج من الاتصال بكل عنصر من عناصر اللوحة الأم إلا عن طريق الـ ROM BIOS معظم أجهزة النظام، كل منها له مجموعة الأوامر الخاصة به التي تتحكم فيه الـ BIOS هو مجموعة من البرامج الصغيرة التي تم تخزينها بشكل دائم في رقاقة ذاكرة الـ ROM، التي يصل إليها المعالج عند بدء تشغيل الكمبيوتر Startup تقاطع هذه البرامج البيانات الآتية من الأجهزة الأخرى وتحويلها إلى أوامر Commands يمكن للمعالج استخدامها.

اختلفت الـ BIOS في الشكل الفيزيائي لها قليلاً على مر السنين هناك ثلاث رقاقات أساسية سنتعرض لها فيما بعد، استخدمت لتخزين برامج الـ BIOS هذه الرقاقات هي ROM: القابلة للمسح والبرمجة (Erasable Programmable ROM) ويطلق عليها المصطلح "EPROM" وROM القابلة للمسح والبرمجة كهربياً ويطلق عليها المصطلح (Electrically Erasable Programmable ROM) "EEPROM" ورقاقة الـ "Flash EPROM".

يعتمد التصميم الداخلي لرقاقات الـ EPROM على استخدام الترانزستورات كخلايا Cells ذاكرة بحيث يمكن جعل هذه الترانزستورات أن يكون أي منها في حالة On أو في حالة Off كل خلية تتكون من اثنين ترانزستور، الأول هو الـ "Floating Gate" تربط بالـ Control Gate لبرمجة الرقاقة، يتم تسليط شحنة جهد منخفض Low-Voltage Charge إذا أعطيت شحنه كافية لأحد الخلايا فإن الـ Floating Gate تربط بالـ Control Gate كهربياً فتكون النتيجة أن معلومة هذه الخلية هي "1" (ثنائياً) في حالة أن تكون الشحنة غير كافية فإن النتيجة أن تكون معلومة هذه الخلية ثنائياً هي "0" هذه هي الوسيلة لبرمجة الرقاقة، أما لمسح برمجة الرقاقة فإن ذلك يتم بتعريض جميع خلايا الرقاقة لأشعة فوق بنفسجية Ultraviolet (UV) فتتلاشي شحنات جميع الخلايا. يتم تغليف هذه الرقاقات بمادة السيراميك مع فتح نافذة عند سطح الرقاقة العلوي، تغطي هذه الرقاقات ببلورة من الكوارتز لينفذ منها الأشعة الفرق بنفسجية عندما يراد مسح برمجة الرقاقة. تغطي هذه النافذة بورقة اسم الرقاقة (ستيكر لامع) لمنع تعرض الخلايا للضوء حتى لا تتعرض هذه الخلايا للمسح العرضي. مطبوع على الستيكر اسم المصنع واسم إصدار الـ (BIOS Version) ورقم مسلسل الرقاقة "Serial Number" هذا النوع من الرقاقات لم يعد يستخدم في أجهزة كمبيوتر اليوم. يتم برمجة رقاقات الـ EPROM عن طريق أجهزة خاصة تسمى EPROM Programmer تمكن مسح هذه الأجهزة أيضاً من كتابة بيانات جديدة ويتطلب إعادة برمجة رقاقة الـ EPROM أو إضافة أي بيانات إليها أن يتم خلع الرقاقة من جهاز الكمبيوتر وتركيبها في جهاز الـ EPROM Programmer يمكن برامج الـ EPROM بواسطة مجال كهربي بدلاً من تعرض الخلايا لأشعة فوق بنفسجية ولكن بحيث يتم مسح bit ثم آخر ثم آخر وهكذا (bit by bit) وبالتالي يمكن تحديد الأجزاء المطلوب مسحها لإعادة برمجتها بدلاً من مسح الخلايا جميعها. ومن عيوب الـ EPROM أنها بطيئة عند برمجتها أو مسحها لأن ذلك يتم bit by bit وفي الحقيقة فإن رقاقة الـ EPROM أبطأ من كثير من العناصر الإلكترونية الحديثة.

تتيمز الـ Flash ROM بالسرعة العالية لأنه يمكنك إعادة البرمجة في بلوكات أي بلوك ثم آخر لم آخر وهكذا، حجم البلوك 512 بايت وذلك يمكنك إزالة أي جزء ترغب في إعادة برمجته جميع أجهزة كمبيوتر اليوم، أصبحت تستخدم الـ Flash ROM"" لتخزين برامج الـ BIOS.

الـ "ROM POST":

في هذا القسم، سوف نتعامل بإذن الله مع مسألة كيف ينقل نظام الكمبيوتر نفسه من حالة السكون إلى حالة الحيوية الكاملة عند بداية التشغيل "Turn On" يتم ذلك من خلال عملية تسمى Power-On Self Test وهي معروفة بالاختصار POST في أغلب نظم الكمبيوتر، تكون POST هو وظيفة تؤدي عن طريق رقاقة ROM BIOS.

عند تسليط القدرة على المعالج، أول شيء يتم عمله هو تنفيذ الشفرة "Code" الموضوعة بالذاكرة عند العنوان FFFFoh هذا الموقع هو أول سطور روتين الـ POST بجميع أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع الـ IBM يمثل الكود، بهذا الموقع الخطوة الأولى في ما هو معروف بالاسم "Boot Process" (عملية بدء التشغيل) أول خطوه في الـ POST وهو عملية اختيار عناصر النظام للتأكد من أنها في حالة تسمح بتأدية وظائفها.

أثناء فحص وظائف اللوحة الرئيسية (اللوحة الأم)، يكون نظام الفيديو في تلك الأثناء لم يعمل بعد. لذلك، إذا فشل أي شيء في التحضير Initialize بشكل ملائم، فإن ، الـ ROM POST ترسل سلسلة من الصفارات Beeps إلى سماعة الكمبيوتر لتخطر المستخدم عن الشيء الذي أخفق في التحضير يبين الجدول التالي بعض شفرات الصفارات الشائعة جداً التي تشير إلى إخفاقات معينة في النظام.

الخطوة التالية تعتمد على الـ BIOS إن كانت من النوع Plug and Play أم لا. في حالة الـ PNP BIOS تقوم الـ BIOS بمسح النظام، تنظر إلى عناوين الـ 1/0 وخطوط المقاطعة "IRO lines" وقنوات الـ (DMA channels) DMA التي يحتاجها أجهزة الـ PNP هناك قاعدة بيانات قد تم تخزينها في الـ BIOS خاصة بهذه الموارد أحياناً يشار إليها بملف الـ Extended System Configuration Data (ESCD).

أما الخطوة التالية لذلك، هي عملية مسح مواقع ذاكرة الفيديو التي على الـ ROM وعملية بحث عن موائمات الفيديو الموجودة على اللوحة الأم أو الخارجية بعد أن يتم تحضير "initialize" موائم الفيديو بنجاح، يقوم النظام بعرض محث Prompt على الشاشة، ثم عرض رسائل الأخطاء إن وجدت على شكل شفرات عددية تمثل الأخطاء Numeric Error Codes معها رسائل نصيه تصف الخطأ باختصاره تخرج روتينات الـ POST رسائل بالشفرة السداسية عشر Hexadecimal إلى منافذ الـ 1/0 هذه الرسائل هي التي تسمح لنوع من الأجهزة يسمى POST Card أن يعمل. يثبت هذا الكارت (POSR Card) في مجرى ISA (في الوقت الحاضر PC1) بمجرد أن يتم اختبار كل مورد من موارد النظام أثناء الـ POST فإنه يتولد عدد سداسي عشر عن طريق الـ POST يتم دفعه إلى كارتة الـ POST ليتم عرضه على شاشة "LED" هذا الرقم يخص العنصر المختبر. في حالة أن النظام يعلق Hang، فإن العدد السداسي عشر المعروض على الشاشة يبين أن عملية الاختبار التي كانت جاريه كانت في لحظة أن أوقف النظام الـ Booting من هنا فإن كارتة الـ POST تستخدم كأداة فحص أعطال النظام "Troubleshooting"

الـCMOS Setup :

الـ CMOS هي الذاكرة التي تحتوي على المعلومات المرتبطة ببرامج الـ BIOS ولكن هذه المعلومات يمكن تغييرها أو تحديدها عن طريق المستخدم. عندما يبدأ الكمبيوتر عملية الـ Booting فإن BIOS يقوم باختبار CMOS أي مراجعة التضبيطات Setting التي بها واستخدامها في الروتينات التي يتم تنفيذها في الـ BIOS.

تخزن الـ CMOS محددات Parameters ضبط الأجهزة التي يستخدمها النظام والتي يمكن تغييرها على مدى عمر الجهاز. تشتمل تضبيطات الـ CMOS Setup التي يمكن التحكم فيها على ما يلي:

· تضبيطات أساسية، وتشتمل على تضبيطات ساعة الوقت real-time clock settings وتضبيطات مشغل الأقراص المرنة Floppy disk drive settings وبعض الأجهزة التي يتم عمل Booting لها عن طريق الـ BIOS (كارتات الموائمة).

· اكتشاف وتوصيف مشغل الأقراص الصلبة "Hard Disk Drive".

· توصيف الأجهزة الطرفية المبنية على اللوحة الأم بما في ذلك منافذ التوالي ومنافذ التوالي (في بعض النظم ممكن أن يكون الـ VGA ومنفذ الـ USB أيضاً).

· توصيف "Configuration" أجهزة الـPC1 ممكن أيضاً بالإضافة إلى ذلك حجز مقاطعات IRQs لاستخدام الـ ISA.

· التضبيطات الأمنية Security Settings وهي تشتمل كلمات سر Passwords مستخدم الكمبيوتر وفي بعض الأحيان كلمات سر لمنع استخدام أجهزة معينة مثل مشغل الأقراص المرنة إلا من خلال كلمة السر.