Что такое BIOS?

AMI-BIOS

AMI-BIOS

В переводе с английского BIOS (БИОС) — это базовая система ввода-вывода, набор микропрограмм отвечающих за взаимодействие компьютера или ноутбука с подключенными к нему устройствами. BIOS вполне можно считать отдельным, полноценным системным программным обеспечением.

Виды BIOS

  • BIOS материнской платы компьютера
  • BIOS периферийных устройств
  • NetBIOS

Что делает BIOS?

Прежде всего BIOS при старте проверяет работоспособность всего подключенного оборудования. Затем осуществляет загрузку операционной системы (ОС). Также BIOS предоставляет API для работы с оборудованием и его настройку.

Роль BIOS при загрузке компьютера

Внутренности системного блока

Внутренности системного блока

После включения компьютера процессор считывает код BIOS с микросхемы и производит его запись в ОЗУ (оперативную память компьютера). Далее управление передается коду BIOS.

Код BIOS осуществляет следующие действия:

  • тестирует оборудование
  • считывает настройки из ПЗУ (постоянного запоминающего устройства)
  • применяет считанные настройкиv
  • производит поиск и запись в память кода загрузчика
  • производит передачу загрузчику дальнейшее управление

Иными словами, BIOS выполняет начальную загрузку компьютера.

После произведения всех вышеперечисленных действий загрузчик загружает в память код самой операционной системы компьютера и передает управление ей.

BIOS использует API для работы устройств компьютера, пока загрузчик и сама операционная система не загрузит собственные драйверы для работы.

На современных платформах компания Intel использует UEFI (extensible firmware interface) вместо стандартного BIOS.

Проверка работоспособности аппаратуры

Основная часть кода BIOS состоит из набора специальных микропрограмм, которые выполняют инициализацию контроллеров, которые расположены на материнской плате, а также других устройств, подключаемых непосредственно к материнской плате. Такие устройства могут обладать контроллерами с собственными BIOS.

Аппаратура системного блока и материнской платы

Аппаратура системного блока и материнской платы

После включения питания процессор считывает код BIOS из EEPROM записывает код в память, и далее передает ему управление. Первой выполняется так называемая POST проверка аппаратного обеспечения компьютера. В ходе POST проверки BIOS осуществляет проверку работоспособности контроллеров материнской платы, а также задает низкоуровневые параметры, необходимые для их работы. К таким параметрам относят частоту шины, параметры ЦП (центрального процессора), контроллера ОЗУ (оперативной памяти) компьютера, а также контроллеров шин FSB, AGP, PCI и USB.

В случае, если во время POST проверки происходит сбой, BIOS может выдать сигнал, который позволит выявить причину сбоя. Это может быть выведенной на экран монитора сообщение или же BIOS может через встроенный динамик воспроизвести звуковой сигнал.

Загрузка операционной системы

При безошибочном выполнении POST, BIOS начинает поиск кода загрузчика операционной системы. Процесс поиска выполняется на всех разрешенных и доступных носителях.

  • главная загрузочная область (master boot record, MBR), находящаяся на HDD или SSD
  • USB-flash накопитель
  • оптический диск CD-ROM, DVD-ROM
  • дискета (floppy disk)
  • сетевая загрузка по технологии PXE

После того, как код BIOS загрузит код загрузчика операционной системы в оперативную память, он передает ему управление.

Загрузчик операционной системы и сама операционная система могут в ходе своей работы менять большую часть настроек, которые перед этим были установлены кодом BIOS.

В некоторых случаях BIOS-ом поддерживается загрузка через интерфейсы, которые изначально не предназначались для этого, например USB, IEEE 1394.

Что можно делать в BIOS без загрузки ОС ?

Старые компьютеры не обладали полноценной операционной системой, или же она была не нужна. Но была возможность вызывать встроенный интерпритатор языка BASIC. Он и выполнял роль простейшей ОС.

Некоторые виды BIOS могли предоставлять:

  • воспроизведение CD-DVD дисков, аудио
  • обновлять код BIOS с внешних носителей
  • использовать простейшие браузеры

Использование API

Первые IBM-совместимые компьютеры конструировались таким образом, чтобы была возможность дальнейшего их расширения. Именно поэтому работа с дисками и экраном осуществлялась через BIOS. При добавлении нового оборудования BIOS переписывался, а программы продолжали свою работу. Ранее эту функцию выполняли порты ввода-вывода и блоки памяти.

BIOS имеет несколько интерфейсов, которые упрощают составление программ, например, набор функций для работы с экраном в режиме «телетайп», а также функции сканирования клавиатуры.

Данные API позволяют работать с аппаратурой на низком уровне. Присутствующее в аббревиатуре BIOS слово «базовый» произошло именно из этого.

API функции используют и простейшие операционные системы, например DOS, а также все операционные системы в аварийных режимах. Не используют API BIOS только современные ОС, такие как Windows и Linux, которые после загрузки используют собственные драйверы.

Тем не менее, даже с развитием компьютерной техники в коде BIOS продолжали применять уже устаревшие технологии, такие как «реальный режим» в работе процессора x86.

Вместо BIOS ряд производителей Unified EFI Forum, UEFI сегодня предлагают и внедряют технологию EFI.

BIOS в настройке оборудования

С помощью экранного меню код BIOS позволяет менять настройки оборудования.

Чтобы открыть BIOS чаще всего используется клавиши или комбинация клавиш Del, F2, F10, Esc и F8.

С помощью меню можно:

  • настроить дату и время системных часов
  • настроить периферийное оборудование, не подразумевавшее работу в режиме «Plug and Play», например жесткий диск, COM и LPT порты
  • запускать аппаратуру в «щадящем» или «форсированном» режимах
  • установить заводские настройки
  • включать и выключать оборудование, смонтированное на материнской плате (USB, COM, LPT порты, встроенные адаптеры видео, сети, звука)
  • отключать тестирование во время POST проверки оборудования для ускорения начальной загрузки
  • активировать альтернативные пути обхода ошибок ОС. Например, операционная система не загружается без флоппи-дисковода, в таком случае BIOS способен перенаправить векторы IRQ таким образом, чтобы ОС корректно сработала без дисковода. В случае, если драйвер содержит ошибки и не работает с жестким диском через интерфейс SerialATA, BIOS может эмулировать режим интерфейса ATA.
  • устанавливать порядок использования носителей, с которых выполняется загрузка, например жесткий диск, USB-накопитель, CD-ROM или же загрузка по сети. В случае отказа способа загрузки, BIOS автоматически пробует следующий.
Литиевый элемент CR2032

Литиевый элемент CR2032

ПЗУ BIOS-а не хранит в микросхеме состояния настроек. Все они записываются в энергонезависимое ПЗУ, которое находится физически в другой микросхеме (например, ячейках памяти южного моста). Если питание компьютера отключено, данные ПЗУ сохраняются благодаря резервному источнику питания, в качестве которого чаще всего выступает литиевый элемент CR2032. Он также служит для резервного питания системных часов компьютера.

Если в настройке оборудования возникли ошибки, или же она была произведена неудачно (неудачный разгон, последствия работы вирусов, неправильные значения или аппаратный сбой), в BIOS предусмотрена возможность возврата к настройкам по умолчанию. Сброс настроек можно осуществить несколькими способами:

  • программным путем (при помощи меню BIOS или нажатием комбинации клавиш во время POST)
  • аппаратным (установкой перемычек «CLEAR_CMOS», «CLR_CMOS», «CLRRTC» на материнской плате или с помощью специальной кнопки на материнской плате)

Всю информацию о назначении пунктов меню BIOS и его настройке производители указывают в инструкции к материнской плате, которая обязательно идет с ней в комплекте.

Комментарии запрещены.