BIOS — что это и с чем его едят? Что такое BIOS. Функции BIOS. Как работает BIOS
Наверное, многие слышали о такой составляющей персонального компьютера, как BIOS. Но мало кто представляет, для чего она предназначена, как работает и что такое BIOS в принципе. Между тем знание устройства и работы BIOS поможет вам лучше понимать процессы, протекающие в персональном компьютере, а также позволит понять, как обезопасить ваш компьютер от детских шалостей.
Понятие
Для начала рассмотрим, что такое BIOS. Само по себе это слово является аббревиатурой, которая расшифровывается как "базовое устройство ввода-вывода". Физически это устройство располагается на материнской плате персонального компьютера и содержит набор микропрограмм, служащих для предоставления доступа операционной системы к аппаратной составляющей компьютера, а также к остальным, подключенным к ней устройствам.
По своей сути BIOS обеспечивает первоначальную загрузку персонального компьютера, а также последующую загрузку операционной системы.
Производство
Естественно, производство чипа не является чей-либо монополией, однако даже в такой области производства, существуют различные версии BIOS, поставляемые различными компаниями на рынок.
Основными поставщиками этой микросхемы для ноутбуков, персональных компьютеров и серверов в настоящее время являются:
- Phoenix Technologies.
- Award Software.
- American Megatrends (AMI).
Между ними существуют незначительные различия, и отдать предпочтение кому-либо одному достаточно тяжело, поскольку разница заметна исключительно в интерфейсе управления. По названиям фирм-производителей, соответственно определяются и версии BIOS.
Функции
Независимо от производителя, для Windows BIOS выполнят абсолютно одни и те же функции. После включения персонального компьютера или ноутбука происходит загрузка BIOS. И именно с этого начинается работа компьютера.
Сначала программа проводит запуск и проверку работоспособности. Первоочерёдной задачей стоит запуск всех микроконтроллеров и микропроцессоров на материнской плате. В ходе этого запуска происходит проверка всех контроллеров на работоспособность на низком уровне нагрузки. Если в ходе этой проверки возникнет сбой, то BIOS по возможности выведет сообщение на экран. Если это также невозможно, то через встроенный динамик программа подаст звуковой сигнал об ошибке. Для разных версий BIOS существуют различные таблицы описывающие значения сигналов.
Если все устройства проходят проверку на работоспособность, то BIOS производит поиск загрузчика операционной системы. Запускает её и передаёт ей управление. При запуске операционной системы она способна менять базовые настройки, указанные в BIOS. Во многих реализациях он способен производить загрузку операционной системы через различные вторичные интерфейсы, такие как USB или сеть.
Конфигурация
Для того чтобы увидеть настройки устройства на вашем компьютере, вам необходимо произвести вход в него. Настройка BIOS проходит не в среде операционной системы, а непосредственно перед её запуском. Во-первых, если ваш компьютер выключен, нажимаете кнопку включения питания. Если же вы уже работаете в операционной системе, то перед тем как войти в BIOS, вам потребуется перезагрузка компьютера.
Итак, ваш компьютер начал перезагрузку. Для того чтобы войти в утилиту, вам потребуется в нужный момент нажать нужную клавишу на клавиатуре. Загвоздка заключается в том, что у различных производителей компьютеров и BIOS для входа в интерфейс используются различные клавиши.
Наиболее расспространённые варианты входа - это нажатие следующих клавиш:
Если вы используете ноутбук или персональный компьютер известных брендов, то проблем со входом быть не должно. Однако отдельного упоминания заслуживает вход в Windows 8.
UEFI
Рассмотрим, как войти в BIOS с Windows 8. Наверное, многие сталкивались с проблемой входа на современных компьютерах. Дело в том, что на последних компьютерах с предустановленной Windows BIOS выпущен под совершенно новым форматом UEFI, обеспечивающим быструю загрузку операционной системы.
Для того чтобы попасть в BIOS на таких компьютерах, при перезагрузке необходимо нажать кнопку Shift, либо с помощью командной строки изменить параметры загрузки.
- Если вы хотите воспользоваться первым вариантом, то при запуске компьютера удерживаем зажатой кнопку Shift. Появится меню, в котором переходим "Устранение проблем->Дополнительные параметры->Настройки встроенного UEFI". После этого опять отправляем компьютер на перезагрузку. Появится информационное окно с кнопками управления. Находите в нём вход в BIOS - Boot Setup, и вот у вас уже привычный БИОС.
- Другой вариант немного проще. Если вы уже знаете необходимую кнопку для входа, то в Windows запускаете командную строку и вводите в ней shutdown.exe /r /o /f /t 00. Перезагружаете и попадаете в меню, в котором вам надо пройти по следующему пути: "Проблемы" - "Дополнительные опции" - "Настройки UEFI". И после очередной перезагрузки попадёте в стандартный BIOS.
Что внутри
Итак, вы попадаете в его основное меню системы ввода-вывода. Что позволяет сделать настройка BIOS?
- Настройку системной даты и времени персонального компьютера.
- Выбор режима работы аппаратуры (ускоренный или щадящий).
- Включение/дезактивацию оборудования встроенного в материнскую плату.
- Позволяет выбрать очерёдность оборудования, с которого производится загрузка операционной системы.
- Установку пароля для входа в систему.
- Изменение режимов загрузки Windows.
Однако перед внесением изменений помните, что неправильная настройка может привести к неработоспособности BIOS. Если вы сделали что-то неправильно, в нем имеется функция возврата к заводским установкам. Небольшой совет: если вы установили пароль для входа в операционную систему и забыли его, то сброс настроек удалит его. Если же вы хотите обезопасить компьютер не только от детей, но и от более-менее разбирающихся взрослых, то можете установить пароль и на BIOS. Однако даже эта проблема решается просто в стационарных компьютерах. Достаточно просто удалить батарейку с материнской платы, и все настройки полностью сбросятся.
Апгрейд
Если вы вдруг решили сделать обновление BIOS, убедитесь, что хорошо подумали. Производить эту операцию стоит только в двух случаях:
- Если вы собираетесь заменить элементы персонального компьютера. Для примера, если материнская плата поддерживает более мощный процессор, а текущая прошивка BIOS - нет. Также необходимо проверить совместимость материнской платы с новым процессором. Эту информацию можно всегда получить на сайте производителя.
- По совету производителя. Эта ситуация возможна преимущественно для свежих материнских плат, когда обновление утилиты повысит совместимость, исправит некоторые ошибки и добавит новый функционал.
Существует несколько методов обновления. Некоторые из них уже морально устарели, поэтому рассмотрим только два актуальных на сегодняшний день способа.
- Обновление BIOS через Windows. Для апгрейда в этом режиме вам потребуется узнать версию и модель вашей материнской платы. Затем на сайте производителя нужно скачать специальную утилиту, а также файл с обновлением для вашего BIOS. Утилита устанавливается на компьютер так же, как и любая другая программа. Затем запускается, и в большинстве случаев вам предложат выбрать источник обновления. Это может быть интернет, тогда программа сама проведёт поиск подходящего обновления, либо это будет скачанный вами самостоятельно файл.
- Также обновление BIOS можно провести, не входя в операционную систему. У различных производителей существуют собственные программы, проводящие поиск доступных обновлений на различных носителях данных. Сама программа вшита в ПЗУ. Для её запуска необходимо во время начальной загрузки персонального компьютера нажать соответствующую кнопку. У разных производителей они могут различаться.
Заключение
Прочитав эту статью, вы узнали о структуре и назначении такой немаловажной части персонального компьютера и узнали, что такое BIOS. Прочитали о загрузке персонального компьютера, а также его первоначальной настройке, даже без операционной системы, о необходимости и способах обновления системы ввода-вывода при апгрейдах компьютера. Узнав, что такое BIOS, вы станете более компетентными в области компьютерных технологий. Это позволит вам не выглядеть дилетантом в чужих глазах.
Что такое BIOS?
1. Что такое BIOS?
2. Настройки и спецификации BIOS
3. Производители BIOS и доступ к ней
4. Типы BIOS
5. Определение неполадок в BIOS
6. Сброс настроек BIOS и пароля
Что такое BIOS
(Basic Input/Output System - базовая система ввода - вывода) - это программное обеспечение низкого уровня, управляющее работой системных устройств и выступающее в роли интерфейса между операционной системой и оборудованием.
Можно сказать что BIOS - это набор низкоуровневых драйверов в системе. BIOS обеспечивает связь между аппаратным и программным обеспечением в системе.
Системная BIOS содержится в микросхеме ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) на материнской плате; эта же микросхема содержит программу POST (Power-On Self-Test - самотестирование при включении питания) и начальный загрузчик. BIOS указывает начальному загрузчику, с какого именно накопителя (жёсткого диска или другого устройства) необходимо загружать операционную систему или программу.
Все эти параметры записаны в CMOS - память, которая подпитывается от батарейки, установленной на системной плате. Эта CMOS - память потребляет мизерное количество энергии, а значит может хранить данные годами.
Таким образом, BIOS представляет собой комплект программ, хранящихся в одной или нескольких микросхемах. Эти программы выполняются при запуске компьютера до загрузки операционной системы.
Дополнительные микросхемы BIOS
На платах адаптеров, для которых при запуске требуются драйверы, также размещены микросхемы ПЗУ. Это видеоадаптеры, большинство плат SCSI (устарели), платы контроллеров ATA (устаревают) и некоторые сетевые платы. Микросхема ПЗУ на этих платах содержит драйверы и программы, первостепенно необходимые для загрузки.
Например рисунок ниже, можно сказать, наглядно показывает первоочерёдность запуска драйвера графического адаптера, для отображения на экране остального оборудования, установленного на материнскую плату.
Настройки и спецификации BIOS
В окне BIOS Setup можно просмотреть текущие значения параметров и внести необходимые изменения. Некоторые параметры отображаются только для чтения, их нельзя изменить, например скорость вращения вентиляторов или напряжение питания процессора. Основное меню состоит из параметров, приведённых ниже.
Параметры системных BIOS в основном одинаковы. В зависимости от материнской платы, одна и та же версия BIOS может иметь разные параметры.
Ниже представлены несколько картинок с различными версиями и отображениями BIOS.
И другие варианты
Рассмотрим последний вариант, из каких вкладок, разделов и подразделов он состоит. Главное понять принцип и назначение всех параметров и вы с лёгкостью будете ориентироваться в других графических оболочках
Main (Основные) - отображение информации о BIOS, процессоре и памяти. Здесь же задаются дата и время и к каким разъёмам подключены винтчестеры и приводы.
Advanced (Дополнительно)
Power (Электропитание)
Tools (Сервис)
Exit (Выход)
Производители BIOS и доступ к ней
К ведущим производителям BIOS относятся компании American Megatrends (AMI) и Phoenix Technologies. Phoenix также владеет компанией Award Software.
Существует несколько способов определения того, какая BIOS и её версия применяется в определённой модели сервера или системной платы.
Включите компьютер и почитайте сообщение BIOS, отображаемые на экране монитора
Доступ к BIOS системной платы
Для запуска программы BIOS Setup, требуется перезагрузить систему и нажать определённую клавишу (или комбинацию клавиш) во время прохождения процедуры POST. Обычно, сведениями о том, какую именно клавишу или комбинацию клавиш нажать, отображаются сразу после начала прохождения POST.
В появившемся окне BIOS Setup сразу можно получить доступ к разным меню и подменю.
В следующих статьях будет подробно рассмотрены настройки и вывод информации BIOS Setup.
Типы BIOS
Системная ROM BIOS - не единственная микросхема BIOS. За поддержку других типов устройств отвечают отдельные микросхемы BIOS.
PnP (Plug and Play) BIOS
Раньше при установке и конфигурировании устройств пользователю приходилось выполнять конфигурирование нового устройства в ручную: задавать запрос на прерывание IRQ, порты ввода-вывода и канал DMA. Для изменения этих данных приходилось иметь дело с перемычками и переключателями. Необходимо было точно знать какие именно устройства используются в системе, чтобы избежать конфликта оборудования. Иначе система могла не загрузиться или появлялись какие-либо сбои.
Технология PnP предназначена для предотвращения проблем конфигурирования. Пользователю всего лишь необходимо установить новое оборудование, после чего система автоматически конфигурирует устройство.
При загрузке компьютера, BIOS инициализирует конфигурирование устройств, соответствующих спецификации Plug and Play. Если адаптер был уже установлен в системе то BIOS считывает конфигурационную информацию из ESCDExtended System Configuration Data Специальная таблица, предназначенная для распределения аппаратных ресурсов компьютера. Эта таблица заполняется в момент первого включения компьютера после изменения его конфигурации , инициализирует устройство и продолжает загрузку. Если же устройство впервые появилось в системе, BIOS запрашивает у ESCD свободные ресурсы. Получив их, она конфигурирует новое устройство. Если же с помощью свободных ресурсов нельзя сконфигурировать новое устройство, то BIOS продолжает загрузку компьютера, а конфигурированием занимается операционная система.
С помощью Advanced Configuration and Power Interface определяется стандартный метод взаимодействия аппаратного обеспечения, операционной системы и приложений для управления питанием компьютера
Во время настройки системы и процесса загрузки версии Windows с поддержкой ACPI выполняют ряд тестов аппаратного обеспечения для определения совместимости с ACPI. Если какое-либо из устройств не поддерживает ACPI, то для него используется система управления питанием .
Если вы столкнулись с проблемами ACPI, обратитесь к производителю материнской платы за обновлениями BIOS. Также проблема может быть связана с настройками оборудования. Например в "Диспетчере устройств" во вкладке "Управление электропитанием" необходимо установить флажок
Другие микросхемы BIOS
За поддержку других типов устройств отвечают отдельные микросхемы BIOS. Если устройство интегрировано на системной плате, то на ней расположена и соответствующая микросхема BIOS. Если устройство вставлено в разъём расширения, то микросхема BIOS находится на плате адаптера.
Наиболее часто используемые микросхемы BIOS описаны ниже:
Video BIOS
Данная микросхема отвечает за отображение сообщений об ошибках и статусных сообщений во время загрузки системы.
BIOS SCSI - адаптера
Данная микросхема используется для инициализации жёстких дисков SCSI и конфигурирования параметров загрузки с устройств SCSI.
NIC Wake-on-LAN
Эта функция определяет, будет ли обращение по сети к сетевому адаптеру приводить к включению системы
Мониторинг жёстких дисков SMART
Специальная функция самодиагностики, поддерживаемая современными жёсткими дисками ATA/IDE и SATA
RAID BIOS
массив из нескольких дисков (запоминающих устройств), управляемых контроллером, связанных между собой скоростными каналами передачи данных и воспринимаемых внешней системой как единое целое
Определение неполадок в BIOS
При включение компьютера выполняется процедура самотестирования POST. Если обнаруживаются какие-либо ошибки, то на экране отображается сообщение об этой ошибке. Но некоторые ошибки могут появляться до инициализации видеоадаптера, т.е на экран ничего не может вывестись. В таком случае у системы есть альтернативные способы сообщить от ошибке. Один из способов это подача звукового сигнала об ошибке, если конечно на материнской плате установлен специальный динамик. Он идёт в комплекте со всеми материнскими платами или в корпусе системного блока. Иногда сборщики компьютеров не утруждают себя чтобы установить этот динамик или хотя бы подключить.
Звуковые коды от того или иного BIOS Вы можете посмотреть по этой ссылке
Бывает что некоторые ошибки не приводят к срабатыванию звукового динамика (например при сбое памяти). В таком случае воспользуемся вторым способом определения неисправности.
Другой способ состоит в передаче шестнадцатеричного кода по адресу порта ввода-вывода 80h, который считывается специальной диагностической платой.
При прохождении процедуры POST результаты проверок постоянно передаются по адресу 80h и выводится на дисплей код выполняемой операции в определённый момент времени. И в случае сбоя тестовой программы, на дисплее высвечивается код той операции, на которой произошла ошибка. Расшифровка кодов у каждой версии BIOS своя, так что необходимо обратиться на сайты производителей.
В случае неисправимых ошибок, чаще всего дешевле приобрести новую материнскую плату, чем ремонтировать старую.
Сброс настроек BIOS и пароля
Для чего Вам может понадобиться сброс настроек? Или сбросить забытый пароль чтобы сделать необходимые изменения в BIOS? Или после обновления BIOS есть необходимость выставить все параметры по умолчанию и задать приоритет загрузки устройств?
Сначала рассмотрим банальную ситуацию, Вы захотели поковыряться в настройках, поменяли кучу параметров, может что-нибудь отключили и при перезагрузке система отказывается запускаться. И чтобы не вспоминать какие параметры Вы затронули и вспомните ли Вы их?, есть стандартная функция сброса настроек по умолчанию - Load Setup Defaults. После этого выходим из BIOS с сохранением изменений.
Если Вы когда то поставили пароль на BIOS и пришло время изменить его или убрать, а он уже давно забыт. Тогда Вам нужно открыть системный блок и снять батерейку с материнской платы, секунд на 20.
И последний вариант, наверное самый действенный. Как то я ковырялся в настройках, хотел выставить приоритет видеокарт. Выставил её в приоритет, а она оказалась не рабочей, в итоге на экран у меня ничего не выводилось, следовательно невозможно зайти в BIOS и сбросить все настройки по умолчанию. Тут приходит на помощь перемычка, которая тоже находится на материнской плате, обычно по близости от питающей батарейки и подписана как CMOS
Перемычка состоит из трёх штырьков. 1-й и 2-й штырёк закорочен при нормальной работе. Для сброса нужно вытащить перемычку и закоротить между 2-м и 3-м штырьком и всё. Возвращайте перемычку на место и запускайте компьютер.
Многие пользователи считают, что компьютер загружает при помощи операционной системы, но на самом деле это верно только отчасти. В этом материале вы узнаете, как же на самом деле происходит загрузка ПК, и познакомитесь с такими важными понятиями, как BIOS, CMOS, UEFI и другими.
Вступление
Для многих людей работа с компьютером начинается после загрузки операционной системы. И это не удивительно, так как подавляющее большинство времени, современные ПК действительно используются при помощи удобной графической оболочки Windows или любой другой ОС. В этой, дружелюбной для нас среде, мы не только запускаем программы, приложения или игры, но и осуществляем настройки, а так же конфигурирование параметров системы под собственные нужды.
Но, не смотря на всю свою мультифункциональность, операционная система может не все, а в некоторых ключевых моментах, и вовсе попросту бессильна. В частности, это касается начальной загрузки компьютера, которая происходит полностью ее без участия. Более того, от успеха этой процедуры во многом зависит запуск самой ОС, который может и не произойти в случае возникновения проблем.
Для кого-то это может быть новостью, но в действительности Windows не отвечает за загрузку компьютера «от и до», она лишь продолжает ее на определенном этапе и заканчивает. Ключевым же игроком здесь выступает совершенно другая микропрограмма - BIOS, о назначении и основных функциях которой мы поговорим в этом материале.
Что такое BIOS и зачем она нужна
Ключевыми компонентами любого компьютерного устройства является связка процессора и оперативной памяти, и это неспроста. Процессор по праву называют сердцем и мозгом любого ПК, так как на него возложены все главные математические операции. При этом все команды и данные для вычислений, ЦПУ может брать только из оперативной памяти. Туда же он отправляет и результаты своей работы. С любыми другими хранилищами информации, например, с жесткими дисками, процессор напрямую не взаимодействует.
Вот здесь и кроется основная проблема. Для того, что бы процессор смог начать выполнять команды операционной системы, они должны находиться в ОЗУ. Но во время включения ПК оперативная память пуста, так как является энергозависимой и не может хранить информацию, когда компьютер выключен. При этом сами по себе, без участия системы, компьютерные устройства поместить нужные данные в память не могут. И здесь мы сталкиваемся с парадоксальной ситуацией. Получается, что для того чтобы загрузить ОС в память, операционная система уже должна быть в оперативной памяти.
Для разрешения данной ситуации, еще на заре эры персональных компьютеров, инженеры IBM предложили использовать специальную небольшую программу, получившую название BIOS, иногда называемую начальным загрузчиком.
Слово BIOS (БАйОС) является аббревиатурой от четырех английских слов Basic Input/Output System, что в переводе на русский означает: «Базовая система ввода/вывода». Такое название получил набор микропрограмм, отвечающих за работу базовых функций видеоадаптеров, дисплеев, дисковых накопителей, дисководов, клавиатур, мышей и других основных устройств ввода/вывода информации.
Основными функциями BIOS являются начальный запуск ПК, тестирование и первичная настройка оборудования, распределение ресурсов между устройствами и активация процедуры загрузки операционной системы.
Где хранится BIOS и что такое CMOS
С учетом того, что BIOS отвечает за самый начальный этап загрузки компьютера вне зависимости от его конфигурации, то эта программа должна быть доступна для базовых устройств сразу же после нажатия на кнопку включения ПК. Именно поэтому она хранится не на жестком диске, как большинство обычных приложений, а записывается в специальную микросхему флэш-памяти, расположенную на системной плате. Таким образом, доступ к BIOS и запуск компьютера возможен даже в том случае, если к ПК вообще не подключены никакие носители информации.
В самых первых компьютерах для хранения BIOS использовались микросхемы постоянной памяти (ПЗУ или ROM), запись на которые самого кода программы единожды осуществлялась на заводе. Несколько позже стали использовать микросхемы EPROM и EEROM, в которых имелась возможность в случае необходимости осуществлять перезапись BIOS, но только с помощью специального оборудования.
В современных же персональных компьютерах BIOS хранится в микросхемах, созданных на основе флэш-памяти, перезаписывать которые можно с помощью специальных программ прямо на ПК в домашних условиях. Такая процедура обычно называется перепрошивкой и требуется для обновления микропрограммы до новых версий или ее замены в случае повреждения.
Многие микросхемы BIOS не распаивается на материнской плате, как все остальные компоненты, а устанавливаются в специальный небольшой разъем, что позволяет заменить ее в любой момент. Правда, данная возможность вряд ли вам может пригодиться, так как случаи, требующие замены микросхемы BIOS очень редки и практически не встречаются среди домашних пользователей.
Флэш-память для хранения BIOS может иметь различную емкость. В прежние времена этот объем был совсем небольшим и составлял не более 512 Кбайт. Современные же версии программы стали несколько больше и имеют объем в несколько мегабайт. Но в любом случае на фоне современных приложений и мультимедийных файлов это просто мизер.
В некоторых продвинутых системных платах, производители могут установить не одну, а сразу две микросхемы BIOS - основную и резервную. В этом случае, если что-то произойдет с основным чипом, то компьютер будет загружаться с резервного.
Помимо флэш-памяти, в которой хранится сама BIOS, на системной плате существует и еще один вид памяти, который предусмотрен для хранения настроек конфигурации этой программы. Изготавливается он с применением комплементарного метало-оксидного полупроводника или CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Именно этой аббревиатурой и называют специализированную память, в которой содержаться данные о запуске компьютера, используемые BIOS.
CMOS-память питается от батарейки, установленной на материнской плате. Благодаря этому, при отключении компьютера от розетки все настройки BIOS сохраняются. На старых компьютерах функции CMOS-памяти были возложены на отдельную микросхему. В современных же ПК она является частью чипсета.
Процедура POST и первоначальная загрузка ПК
Теперь давайте посмотрим, как же выглядит начальный процесс загрузки компьютера, и какую роль в нем играет BIOS.
После нажатия кнопки включения компьютера, первым запускается блок питания, начиная подавать напряжение на материнскую плату. Если оно в норме, то чипсет дает команду на сброс внутренней памяти центрального процессора и его запуск. После этого процессор начинает последовательно считывать и выполнять команды, записанные в системной памяти, роль которой выполняет как раз микросхема BIOS.
В самом начале процессор получает команду на проведение самотестирования компонентов компьютера (POST - Power-On Self-Test). Процедура POST включает в себя несколько этапов, прохождение большинства которых вы можете наблюдать на экране ПК сразу после его включения. Последовательность происходящего перед началом загрузки операционной системы такова:
1. Сначала происходит определение основных системных устройств.
3. Третий шаг - настройка набора системной логики, или проще говоря, чипсета.
4. Затем происходит поиск и определение видеокарты. Если в компьютере установлен внешний (самостоятельный) видеоадаптер, то он будет иметь собственную BIOS, которую основная системная BIOS будет искать в определенном диапазоне адресов памяти. Если внешний графический адаптер будет найден, то первое, что вы увидите на экране, будет изображение с названием видеокарты, сформированное ее BIOS.
5. После нахождения графического адаптера, начинается проверка целостности параметров BIOS и состояния батарейки. В этот момент на экране монитора одна за другой начинают появляться те самые таинственные белые надписи, вызывающие трепет у неопытных пользователей из-за непонимания происходящего. Но на самом деле ничего сверхъестественного в этот момент не происходит, в чем вы сами сейчас убедитесь. Первая, самая верхняя надпись, как правило, содержит логотип разработчиков BIOS и информацию об ее установленной версии.
6. Затем запускается тестирование центрального процессора, по окончании которого на дисплей выводятся данные об установленном чипе: название производителя, модели и его тактовая частота.
7. Следом начинается тестирование оперативной памяти. Если все проходит удачно, то на экран выводится общий установленный объем ОЗУ с надписью ОК.
8. По окончанию проверки основных компонентов ПК, начинается поиск клавиатуры и тестирование других портов ввода/вывода. В некоторых случаях, на этом этапе загрузка компьютера может остановиться, если системе не удастся обнаружить подключенную клавиатуру. При этом на экран сразу же будет выведено об этом предупреждение.
9. Далее начинается определение подключенных к компьютеру накопителей, включая оптические приводы, жесткие диски и флэш-диски. Сведения о найденных устройствах выводятся на экран. В том случае, если на системной плате установлено несколько контроллеров от разных производителей, то процедура их инициализации может быть отображена на разных экранах.
Экран определения контроллера Serial ATA, имеющего собственный BIOS, с выводом всех подключенных к нему устройств.
10. На завершающем этапе осуществляется распределение ресурсов между найденными внутренними устройствами ПК. В старых компьютерах, после этого осуществляется вывод на дисплей итоговой таблицы со всем обнаруженным оборудованием. В современных машинах таблица на дисплей уже не выводится.
11. Наконец, если процедура POST прошла успешно, BIOS начинает поиск в подключенных накопителях Главной Загрузочной Области (MBR), где содержатся данные о запуске операционной системы и загрузочном устройстве, которому необходимо передать дальнейшее управление.
В зависимости от установленной на компьютер версии BIOS, прохождение процедуры POST может проходить с небольшими изменениями от вышеописанного порядка, но в целом, все основные этапы, которые мы указали, будут выполняться при загрузке каждого ПК.
Программа настройки BIOS
BIOS является конфигурируемой системой и имеет собственную программу настройки некоторых параметров оборудования ПК, называемую BIOS Setup Utility или CMOS Setup Utility . Вызывается она нажатием специальной клавиши во время проведения процедуры самотестирования POST. В настольных компьютерах чаще всего для этой цели используется клавиша Del, а в ноутбуках F2.
Графический интерфейс утилиты конфигурирования оборудования очень аскетичен и практически не изменился с 80-ых годов. Все настройки здесь осуществляются только с помощью клавиатуры - работа мыши не предусмотрена.
CMOS/BIOS Setup имеет массу настроек, но к наиболее востребованным, которые могут понадобиться рядовому пользователю, можно отнести: установку системного времени и даты, выбор порядка загрузочных устройств, включение/отключение встроенного в материнскую плату дополнительного оборудования (звуковых, видео или сетевых адаптеров), управление системой охлаждения и мониторинг температуры процессора, а так же изменение частоты системной шины (разгон).
У различных моделей системных плат, количество настраиваемых параметров BIOS может сильно разниться. Наиболее широкий спектр настроек обычно имеют дорогие системные платы для настольных ПК, ориентированные на энтузиастов, любителей компьютерных игр и разгона. Самый же скудный арсенал, как правило, у бюджетных плат, рассчитанных на установку в офисные компьютеры. Так же не блещут разнообразием настроек BIOS подавляющее большинство мобильных устройств. Более подробно о различных настройках BIOSи их влиянии на работу компьютера мы поговорим в отдельном материале.
Разработка BIOS и обновление
Как правило, практически для каждой модели системной платы разрабатывается собственная версия BIOS, в которой учитываются ее индивидуальные технические особенности: тип используемого чипсета и виды распаянного периферийного оборудования.
Разработку BIOS можно разделить на два этапа. Сначала создается базовая версия микропрограммы, в которой реализовываются все функции, вне зависимости от модели чипсета. На сегодняшний день, разработкой подобных версий занимаются в основном компании American Megatrends (AMIBIOS) и Phoenix Technologies, поглотившую в 1998 году тогдашнего крупного игрока на этом рынке - Award Software (AwardBIOS, Award Modular BIOS, Award WorkstationBIOS).
На втором этапе, к разработке BIOS подключаются производители материнских плат. В этот момент базовая версия модифицируется и совершенствуется для каждой конкретной модели платы, с учетом ее особенностей. При этом после выхода системной платы на рынок, работа над ее версией BIOS не останавливается. Разработчики регулярно выпускают обновления, в которых могут быть исправлены найденные ошибки, добавлена поддержка нового оборудования и расширены функциональные возможности программы. В некоторых случаях обновление BIOS позволяет вдохнуть вторую жизнь в, казалось бы, уже устаревшую материнскую плату, например, добавляя поддержку нового поколения процессоров.
Что такое UEFI BIOS
Базовые принципы работы системной BIOS для настольных компьютеров были сформированы в далеких 80-ых годах прошлого века. За прошедшие десятилетия компьютерная индустрия бурно развивалась и за это время постоянно случались ситуации, когда новые модели устройств оказывались несовместимыми с определенными версиями BIOS. Что бы разрешать эти проблемы, разработчикам постоянно приходилось модифицировать код базовой системы ввода/вывода, но в итоге целый ряд программных ограничений так и остался неизменным со времен первых домашних ПК. Такая ситуация привела к тому, что BIOS в своем классическом варианте окончательно перестал удовлетворять требованиям современного компьютерного железа, мешая его распространению в массовом секторе персоналок. Стало понятно, что необходимо что-то менять.
В 2011 году, с запуском в производство материнских плат для процессоров Intel поколения Sandy Bridge, устанавливающихся в разъем LGA1155, началось массовое внедрение нового программного интерфейса для начальной загрузки компьютера - UEFI.
На самом деле первая версия данной альтернативы обычной BIOS была разработана и успешно использована компанией Intel в серверных системах еще в конце 90-ых годов. Тогда, новый интерфейс для начальной загрузки ПК назывался EFI (Extensible Firmware Interface), но уже в 2005 году его новая спецификация получила название UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). На сегодняшний день эти две аббревиатуры считаются синонимами.
Как видите, производители системных плат не особо спешили переходить к новому стандарту, до последнего пытаясь совершенствовать традиционные вариации BIOS. Но очевидная отсталость этой системы, включая ее 16-битный интерфейс, не возможность использовать более 1 Мб адресного пространства памяти, отсутствие поддержки накопителей объемом более 2 Тб и другие постоянные неразрешимые проблемы совместимости с новым оборудованием все же стали серьезным аргументом для перехода на новое программное решение.
Какие же изменения принес с собой новый загрузочный интерфейс, предложенный Intel и в чем его отличия от BIOS? Как и в случае с BIOS, основной задачей UEFI является корректное определение оборудования сразу после включения ПК и передача управления компьютером операционной системе. Но при этом, перемены в UEFI настолько глубоки, что сравнивать ее с BIOS было бы просто некорректно.
BIOS - это практически неизменяемый программный код, вшитый в специальную микросхему и взаимодействующий напрямую с компьютерным оборудованием с помощью собственных программных средств. Процедура загрузки компьютера с помощью BIOS проста: сразу после включения компьютера производится проверка оборудования и загрузка простых универсальных драйверов для основных аппаратных компонентов. После этого BIOS находит загрузчик операционной системы и его активирует. Далее происходит загрузка ОС.
Систему UEFI можно назвать прослойкой между аппаратными компонентами компьютера, с их собственными микропрограммами-прошивками, и операционной системой, что позволяет ей так же выполнять функции BIOS. Но в отличие от BIOS, UEFI представляет собой модульный программируемый интерфейс, включающий тестовые, рабочие и загрузочные сервисы, драйверы устройств, протоколы коммуникаций, функциональные расширения и собственную графическую оболочку, что делает его похожим на сильно облегченную операционную систему. При этом пользовательский интерфейс в UEFI современен, поддерживает управление мышью и может быть локализован на несколько языков, включая русский.
Важным преимуществом EFI является ее кроссплатформенность и независимость от процессорной архитекторы. Спецификации этой системы позволяют работать ей практически с любой комбинацией чипов, будь то архитектура х86 (Intel, AMD) или ARM. Более того UEFI имеет прямой доступ ко всему аппаратному обеспечению компьютера и платформенно независимые драйверы, что дает возможность без запуска ОС организовать, например, выход в интернет или резервное копирование дисков.
В отличие от BIOS, код UEFI и вся ее служебная информация может храниться не только в специальной микросхеме, но и на разделах как внутренних, так и внешних жестких дисков, а так же сетевых хранилищах. В свою очередь, тот факт, что загрузочные данные могут размещаться на вместительных накопителях, позволяет за счет модульной архитектуры наделять EFI богатыми функциональными возможностями. Например, это могут быть развитые средства диагностики, или полезные утилиты, которые можно будет использовать как на этапе начальной загрузки ПК, так и после запуска ОС.
Еще одной ключевой особенностью UEFI является возможность работы с жесткими дисками огромных объемов, размеченных по стандарту GPT (Guid Partition Table). Последний не поддерживается ни одной модификацией BIOS, так как имеет 64-битные адреса секторов.
Загрузка ПК на базе UEFI, как и в случае с BIOS, начинается с инициализации устройств. Но при этом, данная процедура происходит гораздо быстрее, так как UEFIможет определять сразу несколько компонентов одновременно в параллельном режиме (BIOSинициализирует все устройства по очереди). Затем, происходит загрузка самой системы UEFI, под управлением которой выполняется какой-либо набор необходимых действий (загрузка драйверов, инициализация загрузочного накопителя, запуск загрузочных служб и т.д.), и только после этого осуществляется запуск операционной системы.
Может показаться, что такая многоступенчатая процедура должна увеличить общее время загрузки ПК, но на самом деле все происходит наоборот. С UEFI система запускается гораздо быстрее, благодаря встроенным драйверам и собственному загрузчику. В итоге, перед стартом, ОС получает исчерпывающую информацию об аппаратной начинке компьютера, что позволяет запускаться ей в течение нескольких секунд.
Несмотря на всю прогрессивность UEFI, все же существует ряд ограничений, сдерживающих активное развитие и распространение этого загрузчика. Дело в том, что для реализации всех возможностей нового загрузочного интерфейса требуется полноценная его поддержка со стороны операционных систем. На сегодняшний день в полной мере использовать возможности UEFI позволяет только Windows 8. Ограниченную поддержку нового интерфейса имеют 64-разрядные версии Windows 7, Vista и Linux на ядре 3.2 и выше. Так же возможности UEFI используются в загрузочном менеджере BootCamp компанией Apple в собственных системах Mac OS X.
Ну а как же происходит загрузка компьютера с UEFI, если на нем используются неподдерживаемая операционная система (WindowsXP, 32-битная Windows 7) или файловая разметка (MBR)? Для таких случаев в новый загрузочный интерфейс встроен модуль поддержки совместимости (Compatibility Support Module), по сути, представляющий из себя традиционную BIOS. Именно поэтому, можно видеть, как многие современные компьютеры, оснащенные системными платами с UEFI, загружается традиционным способом в режиме эмуляции BIOS. Чаше всего это происходит потому, что их владельцы продолжают использовать разделы HDD с традиционной MBR и не хотят переходить к разметке GPT.
Заключение
Совершенно очевидно, что, в отличие от традиционной BIOS, интерфейс UEFI способен на много большее, чем просто процесс загрузки. Возможность запуска рабочих сервисов и приложений, как на начальном этапе загрузки ПК, так и после запуска операционной системы открывает широкий спектр новых возможностей, как для разработчиков, так и конечных пользователей.
Но при этом говорить о полном отказе в ближайшее время от базовой системы ввода/вывода пока преждевременно. В первую очередь нужно вспомнить, что до сих пор большинство компьютеров находятся под управлением WindowsXP и 32-битной Windows 7, которые не поддерживаются UEFI. Да и жесткие диски, размеченные по стандарту GPT в большинстве своем можно встретить разве что в новых моделях ноутбуков на базе Windows 8.
Так что до тех пор, пока большинство пользователей в силу своих привычек или еще каких-либо причин, будут привязаны к старым версиям ОС и традиционным способам разметки винчестеров, BIOS так и будет оставаться основной системой для начальной загрузки компьютера.
Мы все имеем хоть малейшее представление о работе компьютера. Знаем что при включении компьютера загружается операционная система. Но далеко не все знают что происходит до загрузки операционной системы. В данной статье будет рассмотрено, что такое BIOS, его функции, как он работает.
При включении компьютера еще до загрузки операционной системы вступает в работу BIOS, который отвечает за запуск компьютера, тестирование компонентов компьютера, настройки параметров этих компонентов, осуществление функций ввода - вывода.
Без BIOS компьютер не поймет, откуда загружать операционную систему, как регулировать обороты вентиляторов, с какими параметрами запускать компоненты компьютера…
BIOS записан на микросхему флеш памяти.
Зайти в BIOS можно после включения питания компьютера нажав на клавишу DELETE, F2, либо другую. Это обязательно указано в инструкции к материнской плате.
В основном заходить в BIOS и настраивать его требуется при установке операционной системы и ремонте ПК. Помните что неправильная настройка BIOS может привести к поломке компьютера.
Какие же функции выполняет BIOS?
- Запуск компьютера и тестирование его компонентов. Так называемая процедура POST. Данная процедура запускается сразу после включения кнопки питания. Программа проверяет все компоненты компьютера и настраивает, готовя их к работе. Если обнаруживается неисправность, процедура POST выводит сообщение или звуковой сигнал.
- Настройка параметров системы. BIOS Setup. Пользователь в BIOS Setup может изменять параметры устройств и конфигурировать часть системы или систему в целом. Например, увеличить скорость работы ОЗУ, разогнать процессор. Сделать загрузку с оптического диска (Требуется при установке операционной системы).
- Поддержка функций ввода – вывода с прерываниями для клавиатуры, видеокарты, жесткого диска, портов ввода-вывода... Собственно отсюда и пошло общее определение BIOS как базовой системы ввода-вывода.
BIOS, как мы уже говорили, хранится на микросхеме флеш памяти. Соответственно BIOS можно перезаписать, перепрошить. Это означает, что на ее место будет записана более новая версия. За счет этого исправляются ошибки присутствующие в ее более ранней версии, а так же добавляются новые функции, или поддержка новых устройств.
Для каждой модели материнской платы в основном служит своя версия BIOS, в которой учтены все параметры и функции данной материнской платы. Например, на рынок вышли новые процессоры и более ранняя версия BIOS их не поддерживает. Делается перепрошивка и новые процессоры можно использовать. На сайте производителя должно быть указано, какие ошибки исправлены, и какие возможности добавлены в более новой прошивке.
Для питания нашей микросхемы памяти, на которой хранится BIOS, служит батарейка на 3 вольта. Она также отвечает за работу часов. Она обязательно установлена на всех материнских платах. К ней можно подобраться, открыв боковую стенку компьютера. Когда батарейка разряжается и больше не выполняет свою функцию, каждый раз при включении ПК сбиваются все настройки BIOS и время обнуляется. То есть батарейка отвечает за сохранность параметров BIOS, в том числе и внесенных пользователем параметров BIOS. Кроме этого из-за разряженной батарейки часто не запускается ПК, а пользователи думают, что это блок питания виноват, либо кнопка включения компьютера. В таком случае нужно купить батарейку и поставить ее вместо старой. После этого нужно задать параметры, если это необходимо.
Как же происходит запуск компьютера и тестирование его компонентов? Процедура POST.
После включения кнопки питания первым запускается блок питания. Если все питающие напряжения в норме, то центральному процессору поступает сигнал включения. Центральный процессор сам себя тестирует. После этого тестируется память ОЗУ. Далее начинается начальный тест железа. На данном этапе при нахождении ошибок появляется звуковой сигнал, так как видеосистема еще не инициализирована. После этого BIOS ищет устройства, которым может понадобится загрузка своего собственного BIOS. Таким устройством является видеокарта. Затем инициализируются и настраиваются периферические устройства, такие как мышь, жесткий диск. Потом BIOS в соответствии с собственным приоритетом выбирает указанное в BIOS устройство для того чтобы с него начать загружать операционную систему. Он находит на этом устройстве загрузочный сектор операционной системы и вызывает загрузчик операционной системы. Затем происходит загрузка операционной системы. Вот насколько важен BIOS.
Еще следует знать, что вход в BIOS может быть под паролем. Это делается для того чтобы вы не смогли внести изменений. Исправить это можно либо джампером очистки BIOS (далеко не на всех материнских платах установлен) соединяя разьемы отверткой, либо вытащить батарейку и вставить обратно. Все настройки будут сброшены.
Мы надеемся, данная статья дала вам ответы на ваши вопросы.
