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lpi1
BIOS设置
本节涵盖了针对初级管理员101考试（LPIC-1）的主题1.101.1的资料。
此主题的权重为1。
首先大概了解现代的个人计算机，然后讨论建立系统的配置问题。
我们将集中关注的是使用x86处理器（比如Intel®Pentium®或AMDAthlon处理器）并拥有一条PCI总线的系统，因为当前这些是最为常见的。
这里所涉及的很多话题与针对具体外围设备的LPI目标有非常多重叠之处。
本教程后面的章节将引用到本节的基本资料。
系统和BIOS概述
现代的个人计算机（PC）系统都包括一个用于进行计算的中央处理单元（CPU）以及用来存储处理器所使用的数据的一些内存。
为了使用此设备，我们需要连接外围设备，比如键盘、鼠标、显示器、硬盘、CD或DVD驱动器、打印机、扫描仪和网卡，这就使我们能够输入、存储、打印、显示和传输数据。
在刚刚描述的计算机中，处理器所使用的内存称为随机访问存储器（RandomAccessMemory，RAM）。
在典型的PC中，此内存是易失的（volatile），也就是说，它需要有电源才能保存数据。
关闭PC，内存就会被清空。
从另一个角度来说，当我们关闭一台PC后，它就只是一堆硬件组件，什么也做不了，直到它被重构（reprogrammed）。
当启动机器时会发生重构；这个过程称作引导（bootstrapping或booting）计算机。
引导过程和BIOS
引导的过程涉及到从外部存储设备（比如软盘、CD、DVD、硬盘或者存储钥匙（memorykey））中加载操作系统。
执行这一初始加载的程序固化存储在计算机中，称为基本输入输出系统（BasicInputOutputSystem，BIOS）。
BIOS存储在非易失性的（non-volatile）存储器中，有时也称作只读存储器（ReadOnlyMemory，ROM）。
在早期的PC中，ROM芯片通常焊接或者套接在计算机的主板上（或者母板）。
更新BIOS意味着要更换ROM芯片。
后来，使用了ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemories（EEPROMs）。
EEPROM支持使用磁盘在运行中进行更新，而不需要专门的工具。
现今您应该会更经常接触到的一种称为闪存（Flash）存储器的非易失性存储器，数码相机和存储钥匙也使用了它。
闪存存储器也支持在运行时更新BIOS。
除了控制PC的初始引导之外，现今的BIOS程序通常还允许用户设置或者检查系统中的一些配置选项。
包括检查已经安装的部件，比如RAM、硬盘驱动器、光驱（opticaldrive）、键盘、鼠标，以及可能的板载显示部件、声音部件和网络连接。
用户可以启用或者禁用某些部件。
例如，为了使用安装的声卡，板载的声音部件可能被禁用。
用户还可以选择考虑使用哪些设备来引导系统，以及是否使用口令保护系统。
要访问BIOS设置屏幕，通常需要有一个连接到系统的键盘。
当系统加电启动时，会执行PowerOnSelfTest或者POST。
在某些系统中，会简短地提示您按下一个特定的键来进入设置，否则就会进行正常引导。
在其他系统上，需要知道在调用正常引导过程之前按哪个键，因为可能没有提示，或者在先前对设置选项的定制删除了提示。
在某些系统中，除了进入BIOS设置以外，可能还会有其他选择，如图1所示。
否则，应该会看到如图2所示的BIOS概要屏幕。
图1.访问BIOS设置
图2.BIOS设置概要
以上插图是可能会看到的内容示例，不过，各个BIOS设置屏幕差异很大，所以如果看到了不同的屏幕不要感到惊讶。
图2告诉我们，闪存EEPROM（或者系统BIOS）版本号是24KT52AUS，其日期标记是2004年3月4日，而系统的当前时间是2005年6月9日。
查看制造商（IBM）的支持站点，会找到一些较新的可用BIOS版本，所以，升级这个系统的BIOS可能是个好主意。
在图2中您会注意到其他一些菜单选项。
在本教程后面的章节中我们将讨论这些选项。
不过，在开始之前，让我们先再多研究一些PC的内部工作方式。
总线、端口、IRQ和DMA。
PCI和ISA总线
外围设备（包括那些可能构建在系统板中的）通过总线与CPU通信。
当前最常见的总线类型是PeripheralComponentInterconnect（PCI）总线，它几乎已经完全取代了更早的IndustryStandardArchitecture（ISA）总线。
1984年IBMPC-AT中首次使用它，之后ISA总线有时也称为AT总线。
在从ISA到PCI总线的过渡过程中，很多系统同时包含了这两类总线的插槽，以使得ISA或PCI外围设备都能够使用。
ISA总线支持8-位和16-位设备卡，而PCI总线支持32-位设备。
还有一些也应该了解的其他总线标准。
很多系统中包括一个AcceleratedGraphicsPort（AGP）插槽，这是一个基于PCI2.1总线规范的特殊插槽，但是为图形卡所需要的高带宽和快速响应进行了优化。
它正在慢慢被更新的PCIExpress（PCI-E）所取代，后者解决了先前PCI设计中的很多限制。
在本系列的最后一篇教程中将深入了解Linux文件系统，不过，在此先介绍/proc文件系统。
这不是一个磁盘上的真实文件系统，而是一个“假的文件系统”，提供关于正在运行的系统的信息。
在这个文件系统中，文件/proc/pci包含了系统PCI总线上设备的信息。
曾经有一些关于废除这个特殊文件的讨论，因为lspci命令可以给出类似的信息。
运行cat/proc/pci命令，可以看到类似于清单1的输出。
清单1./proc/pci
PCIdevicesfound:
Bus0,device0,function0:
Hostbridge:
IntelCorp.82845G/GL[Brookdale-G]ChipsetHostBridge
（rev1）.
Prefetchable32bitmemoryat0xd0000000[0xdfffffff].
Bus0,device2,function0:
VGAcompatiblecontroller:
IntelCorp.82845G/GL[Brookdale-G]Chipset
IntegratedGraphicsDevice（rev1）.
IRQ11.
Prefetchable32bitmemoryat0x88000000[0x8fffffff].
Non-prefetchable32bitmemoryat0x80000000[0x8007ffff].
Bus0,device29,function0:
USBController:
IntelCorp.82801DBUSB（Hub#1）（rev1）.
IRQ11.
I/Oat0x1800[0x181f].
Bus0,device29,function1:
USBController:
IntelCorp.82801DBUSB（Hub#2）（rev1）.
IRQ10.
I/Oat0x1820[0x183f].
Bus0,device29,function2:
USBController:
IntelCorp.82801DBUSB（Hub#3）（rev1）.
IRQ5.
I/Oat0x1840[0x185f].
Bus0,device29,function7:
USBController:
IntelCorp.82801DBUSB2（rev1）.
IRQ9.
Non-prefetchable32bitmemoryat0xc0080000[0xc00803ff].
Bus0,device30,function0:
PCIbridge:
IntelCorp.82801BA/CA/DB/EBPCIBridge（rev129）.
MasterCapable.Nobursts.MinGnt=4.
Bus0,device31,function0:
ISAbridge:
IntelCorp.82801DBLPCInterfaceController（rev1）.
Bus0,device31,function1:
IDEinterface:
IntelCorp.82801DBUltraATAStorageController
（rev1）.
IRQ5.
I/Oat0x1860[0x186f].
Non-prefetchable32bitmemoryat0x60000000[0x600003ff].
Bus0,device31,function3:
SMBus:
IntelCorp.82801DB/DBMSMBusController（rev1）.
IRQ9.
I/Oat0x1880[0x189f].
Bus0,device31,function5:
Multimediaaudiocontroller:
IntelCorp.82801DBAC'97Audio
Controller（rev1）.
IRQ9.
I/Oat0x1c00[0x1cff].
I/Oat0x18c0[0x18ff].
Non-prefetchable32bitmemoryat0xc0080c00[0xc0080dff].
Non-prefetchable32bitmemoryat0xc0080800[0xc00808ff].
Bus2,device8,function0:
Ethernetcontroller:
IntelCorp.82801BDPRO/100VE（LOM）Ethernet
Controller（rev129）.
IRQ9.
MasterCapable.Latency=66.MinGnt=8.MaxLat=56.
Non-prefetchable32bitmemoryat0xc0100000[0xc0100fff].
I/Oat0x2000[0x203f].
您可能希望对此输出与lspci命令的输出进行比较。
后者通常在root用户的路径中，但非-root用户可能需要给出完全的路径/sbin/lspci。
在自己的系统去进行尝试。
IO端口
当CPU需要与某个外围设备通信时，它要通过一个IO端口（有时只是简单的端口）。
当CPU需要向外围设备发送数据或者控制信息时，它向某个端口写入数据。
当设备为CPU准备好了数据或者状态，CPU从某个端口去读取数据或状态。
大部分设备都拥有不止一个与之相关联的端口，通常是2的若干次幂（指数较小），比如8、16或者32。
数据传输通常是每次一个或两个字节。
设备不能共享端口，所以，如果有ISA卡，那么必须确保每个设备都有其分配到了自己的端口。
以前，这需要通过设备卡上的开关或者跳线来实现。
一些晚期的ISA卡使用了一个名为PlugandPlay（PnP）的系统，本节稍后将讨论到。
PCI卡全都有PnP配置。
在/proc文件系统中，/proc/ioports文件告诉我们关于系统中可用IO端口的信息。
运行cat/proc/ioports命令可以看到类似清单2所示的输出。
清单2./proc/ioports
0000-001f:
dma1
0020-003f:
pic1
0040-005f:
timer
0060-006f:
keyboard
0070-007f:
rtc
0080-008f:
dmapagereg
00a0-00bf:
pic2
00c0-00df:
dma2
00f0-00ff:
fpu
0170-0177:
ide1
01f0-01f7:
ide0
02f8-02ff:
serial（auto）
0376-0376:
ide1
0378-037a:
parport0
03c0-03df:
vga+
03f6-03f6:
ide0
03f8-03ff:
serial（auto）
0cf8-0cff:
PCIconf1
1800-181f:
IntelCorp.82801DBUSB（Hub#1）
1800-181f:
usb-uhci
1820-183f:
IntelCorp.82801DBUSB（Hub#2）
1820-183f:
usb-uhci
1840-185f:
IntelCorp.82801DBUSB（Hub#3）
1840-185f:
usb-uhci
1860-186f:
IntelCorp.82801DBUltraATAStorageController
1860-1867:
ide0
1868-186f:
ide1
1880-189f:
IntelCorp.82801DB/DBMSMBusController
18c0-18ff:
IntelCorp.82801DBAC'97AudioController
18c0-18ff:
IntelICH4
1c00-1cff:
IntelCorp.82801DBAC'97AudioController
1c00-1cff:
IntelICH4
2000-203f:
IntelCorp.82801BDPRO/100VE（LOM）EthernetController
2000-203f:
e100
端口编号是十六进制的（基数为16）。
肯定会发现有一些看起来很熟悉，比如键盘、计时器、并行端口（打印机）、串行端口（调制解调器）和显示器（vga+）。
将这些与清单3中给出了在PC中某些标准IO端口分配进行比较。
例如，要注意的是，在/proc/ioports中为第一个并行端口（parport0）分配的地址范围是从0378到037A，而标准中允许它（LPT!
）使用的是从378到37F。
清单3.标准I/O端口设置
1FO-1F8-HardDriveController,16-bitISA
200-20F-GameControl
210-GameI/O
220-Soundcard
278-27F-LPT2
2F8-2FF-COM2
320-32F-HardDriveController,8-bitISA
378-37F-LPT1
3B0-3BF-MonochromeGraphicsAdapter（MGA）
3D0-3DF-ColourGraphicsAdapter（CGA）
3F0-3F7-FloppyController
3F8-3FF-COM1
中断
那么，CPU如何知道最后一次输出何时完成？
或者何时有数据在等待读取？
通常，在一个状态寄存器中可以获得此信息，通过读取与某设备想关联的一个（或多个）IO端口可以访问它。
在这种情况下会出现两个问题。
首先，CPU不得不花费时间来检查状态。
其次，如果设备持有来自某处的数据，比如连接的调制解调器，那些数据必须要及时被读取，否则就可能被下一个可用的数据字节所覆盖。
不浪费多余CPU周期，并确保数据能被及时读写，这两个问题是由中断（interrupt）的概念所解决的。
中断也称为中断请求（InterruptRequests）或IRQs。
当设备中发生CPU需要知道的某事件时，设备就会发出一个中断，CPU则临时停止正在做的其他工作，来处理那件事情。
根据上一节的经验，毫无疑问关于中断的信息也保存在/proc文件系统中，在/proc/interrupts中。
运行cat/proc/interrupts命令，可以看到类似于清单4的输出。
清单4./proc/interrupts
CPU0
0:
226300426XT-PICtimer
1:
92913XT-PICkeyboard
2:
0XT-PICcascade
5:
0XT-PICusb-uhci
8:
1XT-PICrtc
9:
2641134XT-PICehci-hcd,eth0,IntelICH4
10:
0XT-PICusb-uhci
11:
213632XT-PICusb-uhci
14:
1944208XT-PICide0
15:
3562845XT-PICide1
NMI:
0
ERR:
0
这一次，中断数字是从0到15的十进制数。
同样，将这些中断与清单5所示的PC标准IRQ分配进行比较。
清单5.标准IRQ设置
IRQ0-SystemTimer
IRQ1-Keyboard
IRQ2（9）-VideoCard
IRQ3-COM2,COM4
IRQ4-COM1,COM3
IRQ5-Available（LPT2orSoundCard）
IRQ6-FloppyDiskController
IRQ7-LPT1
IRQ8-Real-TimeClock
IRQ9-RedirectedIRQ2
IRQ10-Available
IRQ11-Available
IRQ12-PS/2Mouse
IRQ13-MathCo-Processor
IRQ14-HardDiskController
IRQ15-Available
最初，每个设备都有自己的私有IRQ。
做为示例，注意，在清单5中，IRQ5通常用于声卡或者第二个并行端口（打印机）。
如果两个都要使用，那么不得不去寻找一个能够配置的卡（通常是通过硬件跳线设置）来使用另一个IRQ，比如IRQ15。
目前的PCI设备是共享IRQ的，所以，当某个设备中断CPU时，会有一个中断处理程序检查它并判断那个中断是否为它所用的中断，如果不是，则将它传递给链中的下一个处理程序。
清单4和5并没有向我们展示这种共享。
在后面的教程中我们将会学习grep命令，不过，现在我们可以使用它来过滤dmesg命令的输出，来查看关于IRQ的引导消息，如清单6所示。
在此突出显示了共享的中断。
清单6.引导过程中发现的中断
[ian@lyrebirdian]$dmesg|grep-iirq
PCI:
Discoveredprimarypeerbus01[IRQ]
PCI:
UsingIRQrouterPIIX[8086/24c0]at00:
1f.0
PCI:
FoundIRQ5fordevice00:
1f.1
PCI:
SharingIRQ5with00:
1d.2
Serialdriverversion5.05c（2001-07-08）withMANY_PORTSMULTIPORT
SHARE_IRQSERIAL_PCIISAPNPenabled
ttyS0at0x03f8（irq=4）isa16550A
ttyS1at0x02f8（irq=3）isa16550A
PCI:
FoundIRQ5fordevice00:
1f.1
PCI:
SharingIRQ5with00:
1d.2
ICH4:
not100%nativemode:
willprobeirqslater
ide0at0x1f0-0x1f7,0x3f6onirq14
ide1at0x170-0x177,0x376onirq15
PCI:
FoundIRQ11fordevice00:
1d.0
PCI:
SharingIRQ11with00:
02.0
usb-uhci.c:
USBUHCIatI/O0x1800,IRQ11
PCI:
FoundIRQ10fordevice00:
1d.1
usb-uhci.c:
USBUHCIatI/O0x1820,IRQ10
PCI:
FoundIRQ5fordevice00:
1d.2
PCI:
SharingIRQ5with00:
1f.1
usb-uhci.c:
USBUHCIatI/O0x1840,IRQ5
PCI:
FoundIRQ9fordevice00:
1d.7
ehci-hcd00:
1d.7:
irq9,pcimemf885d000
parport0:
irq7detected
PCI:
FoundIRQ9fordevice02:
08.0
PCI:
FoundIRQ9fordevice02:
08.0
parport0:
irq7detected
PCI:
FoundIRQ11fordevice00:
02.0
PCI:
SharingIRQ11with00:
1d.0
PCI:
FoundIRQ9fordevice00:
1f.5
PCI:
SharingIRQ9with00:
1f.3
i810:
IntelICH4foundatIO0x18c0and0x1c00,MEM0xc0080c00and
0xc0080800,IRQ9
DMA
先前提及的与外围设备通过IO端口进行的通信，每次传递一个或者两个字节。
对于快速的设备，服务中断会用掉大量CPU处理能力。
更快的方法是使用直接内存访问（DirectMemoryAccess，DMA），使用很少IO指令告诉设备到RAM中哪个位置去读或写数据，然后DMA控制器提供RAM和外围设备之间数据实际传输的硬件管理。
谁可以猜出在哪里可以找到关于正在使用的DMA通道的信息，请举手。
如果您说它是在/pr
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