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Como funciona a BIOS?

O software da BIOS tem diversos papéis diferentes, mas o mais importante é o carregamento do sistema operacional. Quando você liga seu computador e o microprocessador tenta executar sua primeira instrução, ele tem que obter essa instrução de algum lugar. Ele não pode obtê-la do sistema operacional porque esse sistema se localiza no disco rígido e o microprocessador não pode se comunicar com ele sem algumas instruções que digam como fazê-lo. A BIOS fornece essas instruções. Algumas das outras tarefas comuns que a BIOS executa incluem:

• um auto-teste durante a energização (POST - Power On-Self Test) para todos os diferentes componentes de hardware no sistema, para assegurar que tudo esteja funcionando corretamente;

• ativação de outros chips da BIOS em diferentes cartões instalados no computador. Por exemplo, placas SCIS e de vídeo freqüentemente possuem seus próprios chips de BIOS;

• fornecimento de um conjunto de rotinas de baixo nível que o sistema operacional usa para interfacear de diferentes dispositivos de hardware. São essas rotinas que dão à BIOS o seu nome. Elas administram coisas como o teclado, o monitor de vídeo, a porta serial e as portas paralelas, especialmente quando o computador está sendo inicializado;

• gerenciamento de diversos parâmetros para os discos rígidos, relógio, etc.

A BIOS é um software especial que faz a interface dos principais componentes de hardware de seu computador com o sistema operacional. Ela geralmente é armazenada em um chip de memória flash na placa-mãe, mas algumas vezes o chip é de um outro tipo de ROM.

A BIOS usa memória flash, um tipo de ROM

Quando você liga seu computador, a BIOS faz diversas coisas. Esta é a seqüência normal:

1. verifica a configuração (setup) da CMOS para os ajustes personalizados
2. carrega os manipuladores de interrupção e acionadores (drivers) de dispositivos
3. inicializa registradores e gerenciamento de energia
4. efetua o autoteste durante a energização (POST)
5. exibe as configurações do sistema
6. determina quais dispositivos são inicializáveis
7. começa a seqüência de inicialização (conhecida como bootstrap ou, de forma mais reduzida, como boot

A primeira coisa que a BIOS faz é verificar a informação armazenada em uma minúscula quantidade de RAM (64 bytes) localizada em um chip fabricado com a tecnologia CMOS (Complementary Metal Oxide Semicondutor). A Configuração da CMOS fornece informações detalhadas particulares para seu sistema e pode ser alterada de acordo as mudanças do sistema. A BIOS usa essas informações para modificar ou complementar sua programação padrão conforme necessário. Vamos falar mais sobre essas configurações daqui a pouco. Manipuladores de interrupção são pequenos trechos de software que atuam como tradutores entre os componentes do hardware e o sistema operacional. Por exemplo, quando você pressiona uma tecla, o evento associado ao sinal é enviado para o manipulador de interrupção do teclado, que informa à CPU do que se trata e o envia esse evento para o sistema operacional. Os drivers de dispositivos são outros trechos de software que identificam os componentes básicos do hardware como teclado, mouse, disco rígido e disco flexível. Como a BIOS está constantemente interceptando sinais de e para o hardware, ela geralmente é copiada (espelhada) na RAM para ser executada mais rapidamente.

Inicializando o computador

Sempre que você liga seu computador, a primeira coisa que vê é o software da BIOS fazendo seu trabalho. Em muitas máquinas, a BIOS exibe um texto que descreve coisas como a quantidade de memória instalada em seu computador, o tipo de disco rígido e assim por diante. Acontece que durante a seqüência de inicialização (boot), a BIOS faz uma grande quantidade de trabalho para deixar seu computador pronto para funcionar. Esta seção descreve rapidamente algumas dessas atividades para um PC típico.

Depois de verificar a configuração de CMOS e carregar os manipuladores de interrupção, a BIOS determina se a placa de vídeo está operacional. A maioria das placas de vídeo possui sua própria BIOS em miniatura que inicializa a memória e o processador gráfico de sua placa. Caso não o façam, geralmente há informações do driver de vídeo em outra ROM na placa-mãe, que a BIOS pode carregar.

Em seguida, a BIOS verifica se se trata de uma inicialização a frio (cold boot) ou de uma reinicialização (reboot). Ela faz isso verificando o valor no endereço de memória 0000:0472. Um valor 1234h indica uma reinicialização e a BIOS salta o restante do POST. Caso contrário, é considerada uma inicialização a frio.

Se for uma inicialização a frio, a BIOS verifica a RAM fazendo um teste de escrita/leitura de cada endereço da memória. Ele verifica as portas PS/2 ou portas USB em busca de um teclado e um mouse. Ela procura por um barramento PCI (Peripheral Component Interconnect) e, caso encontre algum, verifica todos os cartões PCI. Se a BIOS encontrar algum erro durante o POST, ela notificará o usuário por meio de uma série de bips ou uma mensagem de texto exibida na tela. Um erro nesse ponto quase sempre representa um problema de hardware.

A BIOS então exibe alguns detalhes sobre seu sistema. Isso inclui tipicamente informações a respeito do (a):

• processador
  

• unidades (drivers) de disco flexivel e disco rígido.
• memória
  
• versão e data da BIOS
• monitor de vídeo

Quaisquer drivers especiais, como aqueles para adaptadores de SCSI (Small Computer System Interface) são carregados a partir do adaptador e a BIOS exibe essa informação. A BIOS então considera a seqüência de dispositivos de armazenamento identificada como dispositivos de inicialização na configuração de CMOS. "Boot" é outro nome para a inicialização, e é uma forma reduzida de "bootstrap", alça para ajudar a calçar uma bota. A relação se origina em um antigo ditado, "Lift yourself up by your bootstraps", algo que pode ser traduzido como "Levante-se por conta própria ". O boot se refere ao processo de carregamento do sistema operacional. O BIOS tentará iniciar a seqüência de boot a partir do primeiro dispositivo. Se a BIOS não encontrar um dispositivo, tentará o próximo dispositivo na lista. Caso ela não encontre os arquivos apropriados no dispositivo, o processo de partida será interrompido. Se algum dia você esqueceu um disquete no drive quando reiniciou seu computador, provavelmente já viu essa mensagem.

A BIOS tentou inicializar o computador a partir do disquete esquecido no drive. Como ela não encontrou os arquivos de sistema corretos, não pôde continuar. É claro, isso é fácil de resolver. Simplesmente retire o disquete e pressione uma tecla para continuar.

Como funciona a memória da placa de vídeo?

Processador e memória
Semelhante a uma placa mãe, a placa de vídeo é uma placa com circuito impresso que abriga um processador e memória RAM. Ela também tem um chip com sistema de entrada/saída, chamado BIOS, que armazena as configurações da placa, diagnósticos da memória e dados de entrada e saída durante a inicialização.

O processador de placa de vídeo, chamado de unidade de processamento gráfico (graphics processing unit - GPU), é semelhante a uma CPU. A diferença é que a GPU foi criada especificamente para executar complexos cálculos matemáticos e geométricos necessários para a renderização gráfica. Algumas GPUs têm mais transistores do que uma CPU comum. Esses processadores gráficos geram muito calor, por isso são posicionados debaixo de um ventilador (cooler) ou dissipador de calor.