パソコン(PC)の森

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BIOS関連の話

【BIOS関連の話】

OSのインストール時にBootデバイスを設定したり、時刻の調節
や機能の設定をBIOSでやりますが、今回はそのBIOS関連につい
て書きます。



BIOS(Basic Input/Output System)とは】
簡単に言ってしまうと、電源ユニットからの電力を制御し、MB
接続された各パーツに供給する役割をになっています。

細かく言うと、各パーツに供給される電圧や電気信号のやり取り
の制御
を、根源的な部分でやり取りする為のソフトウェアです。



【BIOSとマイクロコード】
基本的にBIOSは制御命令自体は持って居らず、OS上からの制御
命令に従って制御信号各パーツに送っているのですが、

OSが無い状態でも起動する必要がある為、起動に最低限必要なパ
ーツを制御する
為の制御命令の入ったプログラム(マイクロコード)
がBIOSにはあります。



【マイクロコードが必要なパーツ】
【CPU】
マイクロコードが入っていないと搭載されたCPUは何か、周波数
は何か、また何Vの電圧をかければ良いのか、と言う情報が無い為、
正常に制御が出来ませんし、最悪起動すら出来ません。


但し、例外があります。正式に対応したマイクロコードが入って
いなくても、アーキテクチャ(構造)が同じか極近くCore数が同
じか多いCPUのマイクロコードがある場合、

CPUの情報は不明だが、同じアーキテクチャであることは確認で
きるので、安全な状態で起動する。と言う事が出来る事があり
ます。


当然ですが、あくまで起動できるだけで正式対応したマイクロコ
ードの入ったBIOSにアップデートする為のおまけみたいな機能な
ので、同アーキの最低周波数と電圧最低限の動作しかしません。

尚、最近はPCI-Eを制御するコントローラ、メモリコントローラ、
GPU
が内蔵されていたりする為、それらの制御もCPUのマイクロ
コードで制御します。



【チップセット】
チップセットにPCI-Eコントローラ、SATAコントローラ、USBコ
ントローラ
等を内蔵している為、VGAやストレージ、キーボード
等の入力機器を制御する為に必要です。



【ファームウェア(Firmware)とは】
光学ドライブストレージ等の機器の内部に組み込み機器を制
御する為
のソフトウェアです。

Firm(固定した)と言う意味から書き換えを殆どしないソフトウェ
アなのですが、比較的書き換えが容易なBIOSもFirmwareの一つ
です。

PCの場合、書き換える事が殆ど無い光学ドライブ、ストレージ(H
DD、SSD)等のドライブ類や増設ボード等ではFirmware、VGA
やMBはBIOSで呼ばれています。



【OSとBIOSの関係】
OSとBIOSの関係
PCの制御はOSがやっている様に見えますが、実はそうではありま
せん。

上記した様に根本的な制御をしているのはBIOSです。

OSは「どのように制御するのか」と言う制御用の命令をBIOSに
送っているだけです。

BIOSはOSから命令を受け取り命令通りに制御するか、BIOSを介
してMBに接続された機器のBIOSFirmware命令を転送して
機器の制御を可能にしています。



【OSとドライバとBIOSの関係】
【ドライバとは】

OS上からMB上のチップや、BIOSを経由し機器のBIOSかFirmw
areに制御命令を送る為の命令群です。

OSには最低限動作させる為の汎用ドライバが入っていますが、
ップセット
LANチップサウンドチップ等のMB上にあるチップ
VGA等パーツ毎にチップや機器の構成違う為、基本的にOS
にドライバがありません。

ドライバが無いと機器を正確に認識出来ないのと、BIOSに対して
制御命令を送る事が出来ない為、機器がOS上から制御できません

だから、機器を制御する為にはドライバ必要になる訳です。



【USB3.0増設ボードの例】
今回の説明は、チップセットにUSB3.0のUSBコントローラを内
蔵していないMBを使用した例を書きます。

USB3(ドライバ無)
OSにドライバが無い場合、OS上から制御命令をボードにBIOS経
由で送れない為制御は出来ませんが、制御コードは無くてもBIOS
からPCI-E経由でマイクロコードをボードに送信すると機器が活
性化
し、

不明なデバイスとして情報がBIOSに返えって来る為、OS上から
不明なデバイスとして認識できます。

因みに、チップセットにUSB3.0のコントローラ内蔵されている
場合、BIOSを立ち上げた状態でも制御コードが入っている為BIO
Sの状態でもUSB3.0のポートが使えますが、

そうでない場合は不明なデバイスと認識されているので、ポート
にさしても認識すらしません。

USB3(ドライバ有 )
ドライバを入れる事で正確な情報をOS上に取得出来、制御命令を
OS上から送れる様になる為、制御が出来る様になります。



UEFI(Unified Extensible Firmware Interface) BIOSとは】
Intel6シリーズチップセット、AMD8シリーズチップセット
搭載のMBからUEFI BIOSを採用する様になりましたが、このUE
FI BIOSとは、

BIOSの16bitの制限を開放し、ストレージの容量制限開放やポイ
ンタ制御の実装が可能となったBIOSです。

使用できるメモリ容量が増えている為、マウスでの操作も可能と
なっており、16bit BIOS時に比べ扱い安いBIOSとなっています。

尚、基本的にやっていることは16bit BIOSと変わりません。



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