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바이오스 부트 프로세스
6년 전
■ 전원공급개시(POWER SWITCH ON)
컴퓨터 앞에 있는 파워버튼을 누르면 꺼졌던 컴퓨터가 켜지는 게 아니죠. 컴퓨터본체 뒤의 전원 플러그를 뽑지  않으면 컴퓨터에는 약한 전력이 유지되고 있는 상태(약750mA)로 대기하고 있습니다. 그래야 랜 카드나 모뎀을 통해 원격에서 부팅을 시도하는 경우나 메인보드 바이오스의 씨모스 셋업에서 설정한 간에 자동으로 부팅되게 하는 기능을 사용할 수가 있습니다. 이런 기능들은 ATX라는 타입의 메인보드에서부터 지원되기 시작한 기능이죠. 이런 이유로 컴퓨터 파워 버튼을 누르면 전원공급을 시작하라는 신호가 발생 하게 되고 이 신호는 전원공급기에 전달되게 되고 이때부터 전원 공급기는 전원공급에 필요한 일을 진행하게 됩니다.

  
컴퓨터의 이러한 기능 때문에 컴퓨터를 분해하거나 조립할 때 전원플러그를 뽑지 않고 부품을 취급 하게 되면  전기적인 문제로 부품이 손상 될 수 있습니다. 절대 주의하셔야 합니다.

  
■ 전원공급기의 작동 시작 (POWER GOOD SIGNAL PROCESS)  
메인보드로부터 작동을 시작하라는 신호를 접수한 전원공급기는 자체 초기화 과정을 진행하게 됩니다. 전원공급기가 처음으로 작동을 시작하게 되면 컴퓨터의 각 부품에 보낼 충분한 직류전원을 공급하게 되기까지는 약간의 시간이 걸리죠. 이러한 초기화 과정이 완전히 진행된 다음에 컴퓨터에 전원을 공급 하지 않고 초기화가 아직 완료되지 않은 상태에서 컴퓨터에 전원을 공급하게 되면 정확한 전압을 공급 해 주지 못하게 되고 일초에 수십 만 개의 명령어를 처리하는 CPU가 부팅과 관련된 초기작업을 정확 하게 실행하지 못하고 오류가  발생하게 됩니다.(이때 주로 발생하는 오류는 패리티 오류입니다)

  
전원이 너무 일찍 공급되지 못하게 하기 위해 현재의 PC에서 채택한 초기전원공급방식은 전원 공급기가 전원을 안정적으로 공급하기 위해 내부테스트와 전원을 안정적으로 공급할 준비가 끝나게 되면 CPU의 TIMER CHIP에 POWER GOOD SIGNAL을 보내고 그 신호를 받아야 CPU는 비로소 자신의 할 일을 시작하게 되며 그 전 까지는 메인보드에서 리셋신호를 CPU에 지속적으로 보내는 상태를 유지 합니다.

  
리셋신호는 마치 사용자가 컴퓨터 케이스의 리셋버튼을 계속 누르고 있는 것과 같은 효과입니다. 이때 소요되는 시간은 일반적으로 0.1~0.5초 정도입니다.

  
만일 공급되는 전력에 문제가 발생하는 경우 예를 들면 SURGE(과전압), BROWNOUT등의 이상 전력이 유입되어 컴퓨터의 작동에 오류가 일어날 가능성이 있는 경우 전원공급기는 POWER GOOD SIGNAL 을 중단시키며 전력상태가 양호해 지면 그때서야 다시 POWER GOOD SIGNAL을 보내게 됩니다. 이 경우 사용자는 컴퓨터를 사용하는 도중 갑자기 컴퓨터가 꺼졌다 재 부팅 되는 황당한 경우를 당하게 됩니다. 어떤 경우엔 컴퓨터가 꺼지고 나서 십 여 초 정도 후에 스스로 재 부팅 하기도 합니다.

  
POWER GOOD SIGNAL은 5볼트의 전압을 이용합니다. 모든 전원공급기는 POWER GOOD SIGNAL을 발생시키는 기능이 있지만 일부 저가의 전원공급기는 다른 5볼트 라인을 이용해 마치 POWER GOOD SIGNAL을 발생시키는 것처럼 속이는 제품도 있습니다. 하지만 아주 저가의 제품이 아니면 이런 전원 공급기를 구입 할 염려는 안 해도 되죠. 이런 불량 전원공급기는 안정된 전원을 공급할 준비를 하지 않고 메인보드에 POWER GOOD SIGNAL을 보내게 되어 메인보드와 다른 장치의 안정성에 문제를 일으키는 요인이 되기도 합니다.

  
■ CPU의 초기화 과정  
POWER GOOD SIGNAL을 받은 CPU는 자체적으로 초기화 작업을 수행합니다. 일을 하는데 문제가 생기지 않도록 준비하는 작업이죠. 이 작업이 끝나면 CPU는 부팅에 필요한 일을 하기 위해 메모리의 정해진 위치 (FFFF:0000H)에 가서 데이터를 읽기 시작합니다. 이 과정은 CPU에 전원이 공급되면 자동으로 실행되도록  제조 시에 이미 프로그램 되어 있습니다. 모든 컴퓨터(IBM PC)가 이렇게 하도록 약속되어 있는 이유는 롬 바이오스의 용량이 달라지더라도 CPU가 헤매지 않고 부팅 과정을 실행 할 수 있도록 하기 위해서 입니다.(모두 약속을 지키면 문제가 발생하지 않죠).

  
CPU가 메모리의 이 주소에 가서 알아오는 정보는 바이오스의 어딘가에 있는 부팅과정을 수행 할 프로그램의 위치정보를 확인하고 그 위치로 이동(JUMP)하기 위해서죠. 이렇게 CPU가 알아낸 다음에 하는 일은 실제 부팅과정을 수행하는 POST (power on self test)를 실행합니다.

  
■ 하드웨어 진단 과정(POWER ON SELF TEST)
POST의 자세한 과정은 바이오스 제조회사에 따라 진행순서에 차이를 보입니다. 여기서는 우리나라 전체 바이오스 시장의 약 70%를 점유하고 있는 AWARD BIOS의 POST 과정을 자세히 알아보도록 하겠습니다. 아래의 과정은 4.2버전 이후의 바이오스 부팅의 대략적인 과정입니다.

  
(1) CPU TEST

바이오스가 제일 먼저 CPU의 ERROR FLAG들을 체크합니다. 그 다음 CPU내부의 임시 기억장치인 REGISTER를 읽고 쓰기 작업을 시도하는 방법으로 이상 유무를 체크합니다.  
  
(2) 기본 콘트롤러들의 초기화

DMA콘트롤러, NMI 콘트롤러, PIC (programmable interrupt controller), PIT (programmable interval timer)의 기능을 초기화합니다.
  
(3) 키보드의 초기화

키보드와 키보드 콘트롤러(KBC)가 초기화 되는 과정입니다. 키보드의 연결문제나 KBC의 손상 시 이 부분에서 오류가 생기죠.  
  
(4) 롬 바이오스 테스트

롬 바이오스의 CHECKSUM을 검사합니다. ROM BIOS checksum error가 발생하면 롬 칩의 물리적 손상이나 기록된 데이터의 손상이 원인입니다.
  
(5) CMOS RAM 테스트

CMOS 칩을 테스트합니다. CMOS checksum error가 나타나면 밧데리 문제부터 체크해야 합니다.
  
(6) 메모리 테스트

메모리의 처음 256KB영역을 진단하게 됩니다.  
  
(7) 캐쉬 초기화 작업

메인보드의 NORTH BRIDGE 칩셋과 연결되는 외부 캐쉬 라인이 활성화 됩니다.  
  
(8) INTERRUPT VECTOR TABLE (IVT)의 초기화와 설치

IVT가 초기화되고 램의 첫 부분에 IVT가 설치되게 됩니다.  
  
(9) CMOS RAM CHECKSUM 테스트

CMOS 램의 검사과정이죠. 이 테스트에서 CHECKSUM 값이 달라지게 되면 BIOS DEFAULT 값이 CMOS램에 기록되게 됩니다.  
  
(10) 키보드 테스트와 초기화

키보드가 초기화되고 NUM LOCK 키가 작동되는 상태로 들어가게 됩니다.

  
여기까지 진행하면서 바이오스가 아무 이상을 발견하지 못하면 짧은 비프 음과 함께 다음 과정을 진행 하게 됩니다. 문제가 발견된 경우 원인에 해당하는 비프 음이 울리고 시스템이 멈추거나 에러메세지를 보여주게 됩니다.

  
(11) 그래픽카드 회로 테스트

그래픽카드의 회로기능이 테스트되고 초기화 됩니다.  
  
(12) VIDEO RAM TEST

그래픽카드의 메모리가 테스트됩니다.  
  
(13) DMA 콘트롤러 테스트

DMA 콘트롤러와 PAGE REGISTER가 테스트됩니다.  
  
(14) PIC 테스트

8259 PIC 칩의 기능이 테스트 됩니다.  
  
(15) EISA mode 테스트

EISA 정보가 들어있는 CMOS의 확장영역을 CHECKSUM 테스트 하게 됩니다. 이 테스트를 통과하게 되면 EISA ADAPTER가 초기화 됩니다.  
  
(16) EISA 슬롯 초기화

테스트과정을 거치게 되면 슬롯이 사용 가능한 상태로 됩니다.  
  
(17) 메모리 사이즈 인식  
메모리의 256KB 상위의 모든 영역을 한번에 64KB(=1BLOCK)씩 읽어 들여 인식합니다. 이때 한번에 64KB씩 인식하기 때문에 1 비트를 읽지 못하게 되면 64KB가 인식되지 않게 됩니다.  
  
(18) 메모리 테스트

256KB위의 영역에 읽기/쓰기 테스트를 실행합니다.  
  
(19) EISA 메모리의 점검

위에서 초기화된 EISA 어댑터의 메모리를 검사하게 됩니다.  
  
(20) 마우스 초기화

마우스의 설치여부를 검사하고 마우스를 발견하면 적절한 INTERRUPT VECTOR를 설치합니다.  
  
(21) 캐쉬 초기화

캐쉬 콘트롤러의 사용을 가능하게 합니다.  
  
(22) SHADOW RAM 초기화

CMOS SETUP의 설정여부에 따라 SHADOW RAM의 기능을 사용하게 해 줍니다.  
  
(23) FLOPPY TEST

플로피 콘트롤러와 드라이브를 점검하고 사용가능상태로 만들어 줍니다.  
  
(24) 하드 디스크 드라이브 점검

하드 디스크 콘트롤러와 드라이브를 점검하고 초기화 시킵니다.  
  
(25) CD-ROM 드라이브의 검색을 실행합니다.  
  
(26) PLUG & PLAY 장치의 검색

최근의 모든 PC는 바이오스 부팅과정 중 PCI 기반의 PNP 장치를 검색하고 사용 할 수 있게 하는 과정이 진행 됩니다. 다음은 PNP과정의 대략적인 순서입니다.

ㄱ. 사용 가능한 장치의 IRQ, DMA, I/O ADRESS 등 장치를 사용하기 위해 필요한 리소스 테이블을 작성하게  

    됩니다.  
ㄴ. PCI와 ISA 버스를 이용하는 PNP장치와 non-PNP 장치를 검색하고 확인합니다.  
ㄷ. 비 휘발성 메모리인 ESCD 영역에 저장된 데이터와 현재 검색한 데이터를 비교합니다. 비교 값이 동일

    하면 부팅을 계속 진행하고 만일 값이 다르면 값을 새로 써 주기 위해 추가 작업을 하게 됩니다. 이 경우  
    새로운 설정 값으로 데이터를 업데이트 하기 위해 non-PNP 장치들이 사용하고 있는 리소스 테이블을  
    삭제합니다.  
ㄹ. 새로 설치되거나 변경된 장치의 사용을 위해 리소스를 할당하고 확인합니다.  
  
(27) POST LOOP

제조시의 목적으로 포함된 기능이며 사용자에게는 관계없는 부분입니다. 만일 LOOP PIN이 ENABLE 되어있으면 POST 과정을 되풀이 하게 됩니다.  
  
(28) PASSWORD 표시

암호가 설정되어 있는 경우 이 부분에서 암호를 물어보게 됩니다.  
  
(29) CMOS RAM에 변경된 값 기록하기

지금까지의 사항을 CMOS 램에 기록하는 과정입니다.  
  
(30) 롬 바이오스를 가진 다른 장치의 초기화

상위 메모리 C000h ~ EFFFF 내에 존재하는 SCSI카드 등의 롬을 초기화 시킵니다. 각종 어댑터의 롬은 내부적으로 점검과정을 거친 뒤 롬 바이오스가 콘트롤을 시작하게 됩니다.  
  
■ DMI 테이블 과정
사용자에게 그 동안 진행한 장치의 점검과 검색 결과인 DMI (desktop management interface)테이블 을 사용자에게 보여주고 변경된 데이터가 있다면 ESCD 영역을 변경된 데이터로 저장하고 부팅의 마지막 단계에서 다음의 메시지를 보냅니다.

Updating ESCD ……………Success

  
별다른 변화가 발견되지 않는경우엔 보통 다음의 메시지를 보입니다.
Verifying DMI Pool Data……………………………….

  
마지막으로 부트 시퀀스에 설정해 놓은 순서대로 다른 저장매체에서 부팅을 계속할 부트 로더를  찾습니다.

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