| Artículos | 01 SEP 1995

La BIOS Plug and Play

Tags: Histórico
Enumera, aísla y configura las tarjetas ISA que soporten el estándar
Susana Galán.

Sin duda alguna, una de las novedades más interesantes introducidas en los ordenadores actuales es su capacidad Plug and Play, la cual es aprovechada por los futuros sistemas operativos como es el caso del nuevo Microsoft Windows 95.

Uno de los mayores quebraderos de cabeza e inversiones en tiempo y personal que deben afrontar los fabricantes de hardware son los problemas de configuración que se plantean en un PC con múltiples tarjetas de ampliación instaladas.

El centro de esta problemática gira en torno a tres parámetros que resultan fundamentales para el correcto funcionamiento de los dispositivos conectados al ordenador: las interrupciones (IRQ), los canales DMA y la dirección de los puertos de entrada/salida.

Si en un sistema determinado se encuentran instalados dos o más dispositivos que, por poner un caso, están configurados para utilizar la misma dirección de puerto de entrada/salida, lo más probable es que no funcione bien ninguno de dichos periféricos.

Similar situación se produce con las interrupciones y canales DMA, si bien éste último recurso es algo más flexible hasta cierto punto. Esto es así ya que un canal DMA puede ser compartido por más de un único dispositivo, pero, eso sí, no a la vez. Si mientras un canal DMA está dando servicio a un periférico otro dispositivo intenta utilizarle, el software encargado de controlar este segundo periférico se asegurará de que el canal DMA no está siendo utilizado, lo cual puede conseguirse forzando, mediante la programación del controlador DMA, la cancelación de la transferencia DMA en curso sobre el canal afectado.

Como el lector puede comprobar, los posibles problemas son innumerables y, en algunos casos, se pueden producir situaciones especialmente graves que incluso llegan a impedir el arranque correcto del ordenador y la posterior carga del sistema operativo. Para hacerse una clara idea de la gravedad del problema, basta señalar que más del 50% de los usuarios que compran una tarjeta de sonido tienen que recurrir al servicio técnico porque, simplemente, no oyen nada en su tarjeta.

Con objeto de desterrar toda esta serie de problemas, o al menos minimizarlos, varias empresas fabricantes de hardware y software desarrollaron hace no demasiado tiempo el estándar Plug and Play mediante el cual, en teoría, se subsanarían todos los conflictos anteriormente enumerados.

Objetivos de Plug and Play

Las metas que se plantea la norma Plug and Play se pueden resumir en cinco, que debido al estado actual del mercado de ordenadores compatibles PC, sólo se conseguirán a medio-largo plazo:

1) La eliminación de conflictos entre dispositivos durante la prueba POST del ordenador. Como todos nuestros lectores saben, el POST (Power On Self Test, auto-test de arranque), es un proceso que se realiza nada más encender el ordenador y que comprueba el correcto funcionamiento del sistema. Si durante dicho proceso se detecta cualquier error en el hardware, le es notificado al usuario ya sea mediante un mensaje en pantalla o bien mediante la emisión de una serie de tonos a través del altavoz del ordenador. En lugar de usar estos mensajes o pitidos poco esclarecedores, una BIOS Plug and Play desactivará aquellos dispositivos conflictivos que hagan imposible la carga del sistema operativo y, una vez cargado éste, intentará reconfigurarlos notificando al usuario aquellos cuya reconfiguración ha resultado imposible.

2) Dar soporte a las tarjetas Plug and Play para bus ISA. La BIOS compatible Plug and Play es responsable de la enumeración, aislamiento y configuración de todas aquellas tarjetas para bus ISA que soporten el estándar y en las cuales, por lo tanto, se pueda modificar el uso que hacen de los recursos del sistema (interrupciones, DMA y direcciones de los puertos). De esta forma, la BIOS debe ser capaz de resolver cualquier conflicto que se produzca y proceder a una carga correcta del sistema operativo.

3) Permitir la configuración dinámica de los dispositivos de la placa base (placa madre). Como todos nuestros lectores saben, las placas base de los PC incorporan determinados dispositivos como un temporizador, controlador de teclado, etc. La norma Plug and Play recomienda que tales dispositivos, además de otros como los puertos serie y paralelo, soporten la configuración dinámica de los recursos por ellos utilizados, proporcionando de esta forma una mayor flexibilidad al sistema operativo para la configuración dinámica de todos los dispositivos instalados en el ordenador.

4) Proporcionar la notificación de sucesos en el sistema. La BIOS debe ser capaz de detectar ciertos sucesos en el hardware que pueden afectar a la configuración del sistema, para de esta forma poder notificarlo al sistema operativo y que este tome las medidas oportunas.

5) Independencia del hardware y del sistema operativo. Las extensiones de la BIOS Plug and Play aíslan al sistema operativo del hardware específico de la placa base, por lo que éste no necesita poseer conocimiento alguno acerca del hardware encargado de reconfigurar los periféricos, ya que dicha tarea es función exclusiva de la BIOS.

Dos modos de acceso a la BIOS

Como se deduce de los párrafos anteriores el sistema operativo realiza llamadas a la BIOS para realizar tareas de reconfiguración que afecten a los recursos disponibles del ordenador. Tradicionalmente la BIOS de los compatibles PC sólo podía ser llamada cuando el microprocesador se encontraba trabajando en modo real 80x86 o, en el caso de los 386 y sucesivos, en modo virtual 86. Esto es así porque los micros Intel utilizados cuando IBM diseñó el primer PC sólo podían funcionar en modo real, que permitía un máximo de 1 MB de RAM mediante el uso de la arquitectura segmentada, que tantos problemas nos ha proporcionado a los programadores.

Actualmente todos los compatibles que se venden disponen de microprocesadores de 32 bits (386, 486 y Pentium) y los sistemas operativos que hacen uso de las nuevas capacidades de dichas CPU están floreciendo a enorme velocidad.

Para evitar el cambio de modo del procesador para llamar a la BIOS Plug and Play desde un sistema operativo de 32 bits se han definido dos sistemas de llamada: uno para modo real de 16 bits y otro para modo protegido, también de 16 bits.

Un sistema operativo de 32 bits que desee usar los servicios de la BIOS Plug and Play, obtendrá una dirección base del segmento que contiene el punto de entrada a la BIOS y un offset (o desplazamiento) respecto a dicha dirección base. Con toda ésta información el sistema operativo es responsable de la creación de un descriptor mediante el cual sea posible realizar llamadas a la BIOS.

Los argumentos son pasados a la BIOS no en los registros del procesador, como ocurría con la BIOS clásica, sino en el stack o pila. El sistema operativo debe tener en cuenta que dichos parámetros se deben pasar en una estructura de pila de 16 bits, no de 32 bits. Además, para aquellos argumentos que sean punteros a datos, el sistema operativo debe considerar que los datos referenciados deben estar contenidos dentro de los primeros 64 KB de la zona que identifica el puntero.

Asignación de recursos estática y dinámica

La configuración de recursos estática, empleada en la mayoría de los ordenadores actuales, consiste en el uso de un medio de almacenamiento no volátil (en el caso de los compatibles PC la memoria CMOS RMA), que mantiene información sobre la configuración de cada uno de los dispositivos del ordenador. Esta información se graba la última vez que se arrancó el ordenador de forma correcta. Por el contrario, el sistema de asignación dinámica de recursos configura dinámicamente los dispositivos instalados en el sistema, teniendo en cuenta para ello la información almacenada en la memoria CMOS sobre los recursos asignados estáticamente a, por eje

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