专利名称：可使用排错系统开机的方法、计算机系统及其总线桥接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种执行计算机系统开机的方法，特别涉及一种可使用排错系统开机的计算机系统与方法，可在基本输入输出系统(BIOS)程序代码或其只读存储器(ROM)故障时，仍然可以执行开机程序进行排错。
背景技术：
一般来说，计算机系统的架构是由多个不同的层次组成。最低层为实际的硬件层，而最高层为与使用者互动的应用软件。在硬件与应用软件之间的则是系统软件。系统软件本身也会分成多个部份，包含了操作系统核心及外层、装置驱动程序、或是多任务执行程序。
通常在硬件与系统软件之间还会包含一个低阶的软件层，称之为基本输入输出系统(BIOS)。BIOS在系统或应用软件与硬件之间提供了基本的输出入服务功能，并处理由系统发出的中断命令(interrupt)。经由中断命令的使用可以对计算机系统进行必要的控制。这些中断命令可以由微处理器、系统硬件或软件发出。BIOS则以数字逻辑的方式处理这些中断命令。当一中断命令产生时，计算机系统的控制便会转交到中断向量(interrupt vector)上，中断向量定义了在BIOS中，配予某个中断码的路由的区段位移(segmentoffset)地址。
BIOS中断服务例程(ISRs，Interrupt Service Routines)处理由硬件装置发出的中断命令。中断服务例程使用了中央处理器及BIOS数据区中的暂存数据(register)。而BIOS装置服务例程(DSRs，Device Service Routines)则处理通过使用INT指令所发出的软件中断命令。
BIOS除了上述在计算机系统运作期间提供的服务外，在计算机系统一开机时，必需先执行BIOS程序代码，以对于整个计算机系统进行初始化及组态设定的工作。BIOS此时会执行一个启始程序，被称之为电源启动自我测试(POST)程序。此程序会执行许多必要的工作，包括了随机存取内存的测试、清查安装于计算机系统中所有的装置、对软盘、硬盘、键盘、并行端口、串行端口及其它安装在计算机系统中的装置(如CD-ROM或声卡等等)进行组态设定、将提供必要特殊功能(如即插即用、电源管理等)的计算机硬件进行初始化。如果这些工作都能够成功地完成，接着BIOS将会开始加载操作系统，如磁盘操作系统(DOS)、LINUX、WINDOW95、WINDOW98等等，最后完成整个开机作业。
由于计算机系统的开机作业十分复杂，不论是BIOS或是操作系统都可能在启动时发生错误而导致开机失败，使得整个计算机系统根本无法运作，尤其是控制开机作业中最基本工作的BIOS。因此，对于负责BIOS设计的系统芯片组制造者来说，对BIOS程序代码进行排错(debug)是十分重要的工作。
然而，在对系统BIOS进行排错时，最令人困扰的状况是当系统BIOS发生错误时，计算机系统或是芯片组的运作根本无法启动，而没有办法得知错误发生的原因。此时必须使用最基本的逻辑分析方法以直接量测管脚信号的方式才有可能找出错误原因，十分耗费人力与时间。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可使用排错系统开机的方法与计算机系统，通过使排错系统取代外围/扩充总线桥接器(南桥)来响应中央处理器对BIOS程序代码存取要求，而可以忽略故障的BIOS，而由排错系统接手开机程序，之后再由排错系统对BISO进行错误原因分析的工作。
本发明提供一种可使用排错系统开机的方法，适用于一计算机系统，该计算机系统具有一中央处理器、一系统总线、一外围总线、一扩充总线、一第一及第二桥接器、以及一连接到该扩充总线且储存有第一基本输入输出系统程序代码的只读存储器，该排错系统系连接到该外围总线，该方法包括以下步骤由该中央处理器在该系统总线上发出一指向该只读存储器的数据要求；由该第一桥接器将位于该系统总线上的数据要求转送至该外围总线上；将该第二桥接器切换到一正常模式，在该正常模式下，使该第二桥接器以储存在该只读存储器中的第一基本输入输出系统程序代码响应位于该外围总线上的数据要求，而将该第一基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器；以及将该第二桥接器切换到一排错模式，在该排错模式下，使该第二桥接器无法响应位于该外围总线上的数据要求，而该排错系统取代该第二桥接器以一第二基本输入输出系统程序代码响应该数据要求，而将该第二基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
本发明还提供一种可使用排错系统开机的计算机系统，包括一中央处理器；一系统、外围及扩充总线，其中该中央处理器发出一数据要求到该系统总线上，该排错系统系连接到该外围总线；一只读存储器，连接到该扩充总线并储存有一第一基本输出入程序代码，该数据要求指向该只读存储器；一第一桥接器，将位于该系统总线上的该数据要求转送到该外围总线；以及一第二桥接器，可切换到一正常模式与排错模式下，其中在该正常模式下，该第二桥接器以储存于该只读存储器中的第一基本输入输出系统程序代码响应位于该外围总线上的数据要求，而将该第一基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器，而在该排错模式下，该第二桥接器无法响应位于该外围总线上的数据要求，而该排错系统取代该第二桥接器以一第二基本输入输出系统程序代码响应该数据要求，而将该第二基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
本发明还提供一种外围/扩充总线桥接器，用于一可使用排错系统开机的计算机系统中，其中该计算机系统具有一中央处理器、一系统总线、一外围总线、一扩充总线、一系统/外围总线桥接器以及一连接到该扩充总线且储存有第一基本输入输出系统程序代码的只读存储器，该排错系统系连接到该外围总线，该外围/扩充总线桥接器包括一切换装置，将该外围/扩充总线桥接器切换到一正常模式与排错模式之间；以及一地址译码器，当该外围/扩充总线桥接器被切换到该正常模式时，该地址译码器对该中央处理器所发出的且指向该只读存储器的一数据要求中的一地址进行译码，而使该外围/扩充总线桥接器通过发出一装置选择信号到该外围总线上且依据该地址自该只读存储器读取相对的该第一基本输入输出系统程序代码来响应该数据要求，以将该第一基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器，而当该外围/扩充总线桥接器被切换至该排错模式时，该地址译码器不动作。其中，当该外围/扩充总线桥接器被切换到该排错模式时，该排错系统取代该外围/扩充总线桥接器而以第二基本输入输出系统程序代码响应该数据要求，以将该第二基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
从而，在本发明中，利用外围/扩充总线(南桥)的约束管脚(strappingpin)来决定其地址译码器是否作用，当此地址译码器不作用时，南桥便无法对BIOS程序代码的存取要求做响应，而可以忽略故障的BIOS程序代码或只读存储器，再由外围总线上的排错卡接手开机程序。
以下，就
本发明的可使用排错系统开机的计算机系统与方法的实施例。
图1显示了本发明一实施例中可使用排错系统开机的计算机系统方框图。
图2显示了图1的计算机系统所使用的信号时序。
10-中央处理器；12-系统总线；13-高速缓存；16-只读存储器；18-外围总线；20-北桥芯片；22-显示卡；24-排错适配卡；28-南桥芯片；281-约束管脚；282-切换开关；283-地址译码器；30-扩充总线；32a、32b、32c-扩充总线插槽；34-插槽；以及4-排错用计算机系统。
具体实施例方式
图1显示了本发明一实施例中可使用排错系统开机的计算机系统方框图。在计算机系统中，所有的组件及总线设置在一可提供必要的绕线、插槽、及其它各式各样连接装置的主机板(图未显示)上。计算机系统具有一中央处理器10，主要由微处理器构成，如英特尔奔腾第四代(Intel Pentium4)。中央处理器10连接到一系统总线12，也会有一高速缓存13与其连接。
系统总线12经由一内存控制器/外围总线主控器桥接(MC/PBHB)芯片(一般通称为“北桥芯片”)20与一外围总线18连接。外围总线18为一外围控制器连接(PCI)总线。关于PCI总线与桥接器的信号传输与协议可以参阅1993年4月份出版的“PCI-Local Bus Specification，Rev.2.0”。
有多种不同的装置可以连接到外围总线18，如影像处理装置(显示卡)22。此外，一排错适配卡24也连接到外围总线18。排错适配卡24的功能在于做为计算机系统与另一排错用的计算机系统间的连接接口。
外围总线18经由一外围到扩充总线桥接器芯片(一般通称为“南桥芯片”)28而与一扩充总线30连接。扩充总线30可以是一工业标准结构(ISA)总线。在图1中可以注意到，在南桥芯片28的数百个管脚中，特别显示了一个约束管脚(strapping pin)281。约束管脚281连接到一切换开关282，而可以接收一高或低逻辑电平。南桥芯片28中，也包含了一个地址译码器283，用以对只读存储器(ROM)16的地址进行译码。地址译码器283将约束管脚281上的逻辑电平信号做为一使能信号，决定其是否可进行译码的动作。当地址译码器283可正常进行译码时，南桥芯片28即操作在一正常模式下，而当地址译码器被限制不能动作时，南桥芯片28即操作在一排错模式下。当南桥芯片28的地址译码器283可动作时(即南桥芯片28操作在正常模式)，南桥芯片28将负责只读存储器16中BIOS程序代码的读取工作，以加载中央处理器10。上述的约束管脚281也可以使用专用管脚取代，缺点在于额外占用了一个南桥芯片28的管脚。
有多种不同的装置可以经由插槽32a、32b及32c连接到扩充总线30。只读存储器16经由插槽34连接到扩充总线30。只读存储器16储存了BIOS所使用的程序代码。
图2显示了计算机系统在使用只读存储器16或排错系统开机时的信号时序。事实上，在PCI总线的通讯协议中使用了非常多的信号，此处仅显示与本发明有关的信号。
如图2所示，信号CLK为来自于系统的时钟脉冲信号，而信号RESET则是一重设信号，进行重设时，信号RESET会先产生一逻辑高电平，之后再回到预设的低电平。
首先，北桥芯片20将依据总线的通讯协议在被重设之后，送出只读存储器存取信号到PCI总线18上。在中央处理器10发出一指示只读存储器读取周期的数据要求到系统总线12时，北桥芯片20将会触发信号ROMSEL$。如一般的使用习惯，在信号名称后加上“$”符号是代表该信号在被触发时具有低逻辑电平(active low)。被要求存取的只读存储器地址将随着数据要求而送出，并被北桥芯片20转送到PCI总线18上。同时，数据要求中也载有相关的控制信号以表示一个读取周期被要求。依据PCI总线的通讯协议，被数据要求指向的装置应该在该读取周期中地址相位后三个时钟脉冲周期以内响应一装置选择信号DEVSEL$，以表示地址有效且可进行译码。因此，当南桥芯片28操作在正常模式时，南桥芯片28便会使用来自北桥芯片20的信号ROMSEL$触动其地址译码器283进行译码并在三个时钟脉冲周期之内响应DEVSEL$信号到PCI总线18上，同时在译码完成后会读取只读存储器16中与所译码地址相对的BIOS程序代码数据，以将其加载中央处理器10中。另一方面，在当南桥芯片28操作在排错模式时，由于其地址译码器283不动作，因此并不会对北桥芯片20所发出的ROMSEL$信号做响应，取而代之的是，排错适配卡24会在PCI总线18上产生DEVSEL$信号进行响应，并对数据要求中的地址进行译码，依据译码后的地址，将其本身储存的BIOS程序代码数据送出而加载中央处理器10中。
由上述的操作可知，由于在南桥芯片28被切换到排错模式时，其地址译码器283不动作，因此排错系统便可以取代南桥芯片28来对北桥芯片20所发出的ROMSEL$信号进行响应，并将其本身储存的BIOS程序代码数据加载中央处理器10中。如此，不论只读存储器16、储存在只读存储器16中的BIOS程序代码甚至是南桥芯片28发生问题时，都可以通过使用切换开关282将南桥芯片28切换到排错模式后忽略这些问题，而直接由排错系统开机。此外，由于排错适配卡24与另一排错用的计算机系统4连接，其所储存的BIOS程序代码还可经由计算机系统4进行编程。
在使用排错系统进行开机时，还可以进行以下几个程序1.由于排错用的计算机系统4与PCI总线连接，可以在计算机系统4中使用软件的方式，经由排错适配卡24及北桥芯片20直接读取在开机作业开始时，中央处理器10中寄存器(register)所储存的数据内容。在传统上，这个步骤只能以逻辑分析或使用示波器直接读取管脚信号来完成。
2.在南桥芯片28及只读存储器16没有损坏的情形下，利用计算机系统4经由排错适配卡24、南桥芯片28读取储存在只读存储器16中可能已发生错误的BIOS程序代码数据，以进行分析比对。
3.在南桥芯片28及只读存储器16没有损坏的情形下，利用计算机系统4经由排错适配卡24、南桥芯片28将正确的BIOS程序代码烧入只读存储器16中。
综合上述，本发明提供一种可使用排错系统开机的方法与计算机系统，利用外围/扩充总线(南桥)的约束管脚(strapping pin)来决定其地址译码器是否作用，当此地址译码器不作用时，南桥便无法对BIOS程序代码的存取要求做响应，而可以忽略故障的BIOS程序代码或只读存储器，再由外围总线上的排错卡接手开机程序，进行必要的排错动作。
虽然本发明已以一较佳实施例披露如上，然而其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以作一些更动与润饰，因此本发明的保护范围应当视后附的权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种可使用排错系统开机的方法，适用于一计算机系统，该计算机系统具有一中央处理器、一系统总线、一外围总线、一扩充总线、一第一及第二桥接器、以及一连接到该扩充总线并且储存有第一基本输入输出系统程序代码的只读存储器，该排错系统系连接到该外围总线，该方法包括以下步骤由该中央处理器在该系统总线上发出一指向该只读存储器的数据要求；由该第一桥接器将位于该系统总线上的数据要求转送到该外围总线上；将该第二桥接器切换到一正常模式，在该正常模式下，使该第二桥接器以储存于该只读存储器中的第一基本输入输出系统程序代码响应位于该外围总线上的数据要求，而将该第一基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器；以及将该第二桥接器切换到一排错模式，在该排错模式下，使该第二桥接器无法响应位于该外围总线上的数据要求，而该排错系统取代该第二桥接器以一第二基本输入输出系统程序代码响应该数据要求，而将该第二基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
2.如权利要求1所述的可使用排错系统开机的方法，其中还包括以下步骤当该第二桥接器被切换到该排错模式时，由该排错系统读取并显示该中央处理器中多个寄存器的储存内容。
3.如权利要求1所述的可使用排错系统开机的方法，其中还包括以下步骤当该第二桥接器被切换到该排错模式时，由该排错系统经由该第二桥接器从该只读存储器中读取该第一基本输入输出系统程序代码。
4.如权利要求1所述的可使用排错系统开机的方法，其中还包括以下步骤当该第二桥接器被切换到该排错模式时，由该排错系统经由该第二桥接器将该第二基本输入输出系统程序代码烧入该只读存储器中。
5.一种可使用排错系统开机的计算机系统，包括一中央处理器；一系统、外围及扩充总线，其中该中央处理器发出一数据要求到该系统总线上，该排错系统系连接到该外围总线；一只读存储器，连接到该扩充总线并储存有一第一基本输出入程序代码，该数据要求指向该只读存储器；一第一桥接器，将位于该系统总线上的该数据要求转送到该外围总线；以及一第二桥接器，可切换到一正常模式与排错模式下，其中在该正常模式下，该第二桥接器以储存于该只读存储器中的第一基本输入输出系统程序代码响应位于该外围总线上的数据要求，而将该第一基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器，而在该排错模式下，该第二桥接器无法响应位于该外围总线上的数据要求，而该排错系统取代该第二桥接器以一第二基本输入输出系统程序代码响应该数据要求，而将该第二基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
6.如权利要求5所述的可使用排错系统开机的计算机系统，其中该第二基本输入输出系统程序代码由该排错系统进行编程，而该排错系统包括一适配卡，连接到该外围总线；以及一第二计算机系统，连接到该适配卡。
7.如权利要求5所述的可使用排错系统开机的计算机系统，其中当该第二桥接器被切换到该排错模式时，该排错系统读取并显示该中央处理器中多个寄存器的储存内容。
8.如权利要求5所述的可使用排错系统开机的计算机系统，其中当该第二桥接器被切换到该排错模式时，该排错系统经由该第二桥接器从该只读存储器中读取该第一基本输入输出系统程序代码。
9.如权利要求5所述的可使用排错系统开机的计算机系统，其中当该第二桥接器被切换到该排错模式时，该排错系统经由该第二桥接器将该第二基本输入输出系统程序代码烧入该只读存储器中。
10.如权利要求5所述的可使用排错系统开机的计算机系统，其中该第二桥接器具有一约束管脚(strapping pin)，用以进行正常模式与排错模式间的切换。
11.一种外围/扩充总线桥接器，用于一可使用排错系统开机的计算机系统中，其中该计算机系统具有一中央处理器、一系统总线、一外围总线、一扩充总线、一系统/外围总线桥接器以及一连接到该扩充总线并且储存有第一基本输入输出系统程序代码的只读存储器，该排错系统连接到该外围总线，该外围/扩充总线桥接器包括一切换装置，将该外围/扩充总线桥接器切换到一正常模式与排错模式之间；以及一地址译码器，当该外围/扩充总线桥接器被切换到该正常模式时，该地址译码器对该中央处理器所发出的并且指向该只读存储器的一数据要求中的一地址进行译码，而使该外围/扩充总线桥接器通过发出一装置选择信号到该外围总线上并且依据该地址从该只读存储器读取相对的该第一基本输入输出系统程序代码来响应该数据要求，以将该第一基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器，而当该外围/扩充总线桥接器被切换到该排错模式时，该地址译码器不动作；其中，当该外围/扩充总线桥接器被切换到该排错模式时，该排错系统取代该外围/扩充总线桥接器而以第二基本输入输出系统程序代码响应该数据要求，以将该第二基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
全文摘要
本发明提供一种可使用排错系统开机的方法，适用于计算机系统。此方法包括以下步骤由中央处理器在系统总线上发出一指向只读存储器的数据要求；由北桥将位于系统总线上的数据要求转送到外围总线上；将南桥切换到一正常模式，在正常模式下，使南桥以储存于只读存储器中的基本输入输出系统程序代码响应位于外围总线上的数据要求，而将基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器；将南桥切换到一排错模式，在排错模式下，使南桥无法响应位于外围总线上的数据要求，而排错系统取代南桥以另一基本输入输出系统程序代码响应数据要求，而将此基本输入输出系统程序代码加载该中央处理器。
文档编号G06F13/38GK1405676SQ0215135
公开日2003年3月26日 申请日期2002年11月18日 优先权日2002年11月18日
发明者郭宏益 申请人:威盛电子股份有限公司