Лекция: Понятие BIOS. Общая информация

Важным элементом системной платы является BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода). Так называют аппаратно встроенное в компьютер программное обеспечение, которое доступно без обращения к диску. В микросхеме BIOS содержится программный код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими компонентами. Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM, Read Only Memory), расположенной на материнской плате компьютера (этот узел часто называют ROM BIOS). Такая технология позволяет обеспечить постоянную доступность BIOS независимо от работоспособности внешних по отношению к материнской плате компонентов (например, загрузочных дисков). Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие изготовители предусматривают при включении питания автоматическое копирование BIOS из ROM в оперативную память.

Задействованная при этом область памяти называется теневой (Shadow RAM). В микросхемах BIOS используют различные типы памяти для хранения программного кода. PROM (Programmable Read-Only Memory) — это тип памяти, данные в которую могут быть записаны только однократно. Отличие PROM от ROM в том, что PROM изначально производятся «чистыми», в то время как в ROM данные заносятся в процессе производства. А для записи данных в микросхемы PROM применяют устройства, называемые программаторами. EPROM (Erasable Programmable Read- Only Memory — стираемое программируемое ПЗУ) — специальный тип PROM, который может очищаться (и записываться) с использованием ультрафиолетовых лучей. Память типа EEPROM похожа на EPROM, но операции стирания-записи производятся электрическими сигналами.

В настоящее время большинство современных материнских плат комплектуется микросхемами FLASH BIOS, код в которых может перезаписываться при помощи специальной программы. Такой подход облегчает модернизацию BIOS при появлении новых компонентов, которым нужно обеспечить поддержку (например, новейших типов микросхем оперативной памяти). Так как львиная доля программного кода BIOS стандартизирована, то есть является одинаковой и обязательной для всех компьютеров PC, в принципе, менять его нет особой необходимости.

Перезапись BIOS — крайне ответственная и весьма непростая задача. Браться за нее следует только в самом крайнем случае — если проблема не решается никакими другими способами. При этом надо ясно отдавать себе отчет в необходимости и последствиях каждого шага этой операции. Современные типы BIOS, выполненные по технологии Plug-and-Play, называют PnP BIOS, при этом поддержка такой архитектуры обеспечивается только микросхемами Flash ROM. Вообще полная поддержка технологии Plug-and-Play со стороны Windows возможна только в случае применения PnP BIOS. Обычно это обстоятельство служит веским основанием для принятия решения о перезаписи BIOS. Кроме вышеуказанного, в новых версиях BIOS часто исправляются мелкие ошибки и недоработки. Новые версии обычно содержат и новые возможности.

Версии BIOS

Для того, чтобы использовать все возможности чипсета, установленного на материнской плате, а также особенности работы со всем периферийным оборудованием (жесткие диски, карты расширения и пр.), необходима своя версия BIOS. Но для того, чтобы создать необходимую версию, нужно обеспечить полный цикл разработки программы. Но фирмам-производителям невыгодно содержать специальный отдел, тратить время и ресурсы. Поэтому создание BIOS обычно разделяют на два этапа:

1) Производитель BIOS разрабатывает базовую версию, в которой реализованы все функции, не зависящие от особенностей чипсета.

2) Производитель материнской платы совместно с компанией — разработчиком BIOS, так сказать, подгоняют версию под особенности платы. Со временем появляется новое периферийное оборудование, и BIOS может неоднократно изменяться после выпуска платы, получая новые функции и возможности. Новые версии BIOS выкладываются для скачивания на сайтах компаний — производителей материнских плат с точным указанием модели этой самой платы.

Таким образом, понятие «версия BIOS» можно обозначить как версию базового кода либо версию BIOS для конкретной модели материнской платы, название которой обычно состоит из сокращенного названия модели платы и номера обновления.

Назначение и функции BIOS

В современных компьютерах BIOS выполняет несколько функций:

­ Запуск компьютера и процедура самотестирования (Power-On Self Test — POST). Программа, расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает его и готовит к работе. Если обнаруживается неисправность оборудования, процедура POST останавливается с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала.

­ Настройка параметров системы с помощью программы BIOS Setup. Во время процедуры POST оборудование определяется в соответствии с параметрами BIOS, хранящимися в специальной CMOS-памяти. Изменяя эти параметры, пользователь может настроить работу отдельных устройств и системы в целом по своим потребностям. Редактируются они в специальной программе, которую также называют BIOS Setup или CMOS Setup.

­ Поддержка функций ввода-вывода с помощью программных прерываний BIOS. В составе системной BIOS есть встроенные функции для работы с клавиатурой, видеоадаптером, дисководами, жесткими дисками, портами ввода-вывода и др. Эти функции широко используются в операционных системах, подобных MS-DOS, и практически не применяются в современных версиях Windows.

Процедура POST

Первое устройство, которое запускается после нажатия кнопки включения компьютера — блок питания. Если все питающие напряжения окажутся в норме, вступает в работу центральный процессор, который считывает содержимое микросхемы BIOS и начинает выполнять записанную в ней процедуру самотестирования, или POST.

POST решает несколько основных задач:

­ Инициализирует и настраивает основные системные компоненты: процессор, оперативную память, чипсет и видеоадаптер.

­ Проверяет контрольную сумму CMOS и состояние батареи. Если контрольная сумма CMOS ошибочная, будут загружены значения по умолчанию.

­ Тестирует процессор и оперативную память. Результаты обычно выводятся на экран.

­ Инициализирует и настраивает периферийные устройства: клавиатуру, мышь, дисководы, жесткие диски и др. Сведения об обнаруженных накопителях также выводятся на экран.

­ Распределяет ресурсы между устройствами и выводит таблицу с обнаруженными устройствами и назначенными для них ресурсами.

­ Ищет и инициализирует устройства с собственной BIOS.

­ Вызывает загрузчик операционной системы.

После того, как успешно завершилась процедура POST, запускается поиск загрузочного сектора, который может находиться на жестком диске или сменном носителе. Порядок опроса устройств устанавливается с помощью параметров BIOS: First Boot Device, Second Boot Device, Third Boot Device.

Интерфейс BIOS и приемы работы с параметрами

Наиболее распространенные версии BIOS имеют схожий текстовый интерфейс, и изменение всех значений параметров осуществляется при помощи клавиатуры. При входе в BIOS Setup пользователь попадает в главное окно, где расположены все основные разделы, причем меню в списке отображается со значком «?» перед названием раздела. Внутри раздела также может быть расположен еще один раздел (подраздел). Все разделы имеют одинаковую структуру:

­ В верхней части окна выводится название текущего раздела или подраздела.

­ В левой части находится список доступных параметров выбранного раздела (либо вызывается выпадающий список при нажатии на клавишу Enter).

­ Справа от названий параметров выводятся их текущие значения. Если какой-либо из параметров и его значение отображается бледным цветом — значит, либо он предназначен только для чтения и не может изменяться, либо для его редактирования необходимо изменить другой связанный с ним параметр.

­ В правой части окна обычно выводится краткая справка по выбранному параметру, в нижней части — подсказка по использованию функциональных клавиш.

После входа в BIOS Setup и появления главного окна будут доступны следующие клавиши для управления:

­ клавиши управления курсором — перемещение по разделам и параметрам.

­ Enter — вход в выбранный раздел или выполнение команды, также в современных BIOS появляется выпадающий список доступных параметров.

­ Page Up/Page Down или +/- на дополнительном цифровом блоке клавиатуры — изменение значения выбранного параметра: нажимая указанные клавиши несколько раз, можно перебрать все доступные значения изменяемого параметра.

­ ESC — выход из раздела в главное меню, а при нажатии в главном окне — выход из BIOS Setup с отменой всех изменений.

­ F1 — вызов справки по работе с BIOS Setup.

­ F2 — смена цветовой палитры программы BIOS Setup (доступна не во всех версиях).

­ F5 — восстановление предыдущих значений для выбранного раздела: будут возвращены те значения, которые были на момент входа в программу BIOS Setup, либо (в некоторых версиях) установлены значения по умолчанию.

­ F6 — установка для выбранного раздела значений по умолчанию (команда Load Fail-Safe Defaults); также в различных версиях могут использоваться клавиши F5 или F9 (AMI BIOS).

­ F7 — установка для выбранного раздела оптимизированных значений (команда Load Optimized Defaults).

­ F10 — выход из BIOS Setup с сохранением всех внесенных изменений, при этом нужно подтвердить действия с помощью клавиш Y или Enter. Y/N — Yes/No (Да/Нет) — согласиться или отказаться от выполнения команды или изменения параметра. BIOS также может предупреждать о том, что изменение параметра может повлечь нестабильную работу всей системы. Пользователь может либо согласиться и не изменять данный параметр, либо отказаться и продолжить редактировать параметр на свое усмотрение.

Диагностические средства BIOS

Чтобы выдать сообщение пользователю, BIOS имеет возможность подать звуковой сигнал либо сообщить в текстовом виде на экране монитора. Первоначальное тестирование компьютера сопровождается подачей одного короткого звукового сигнала, что свидетельствует об успешном завершении процедуры POST и готовности к загрузке операционной системы.

Если при прохождении POST обнаружена серьезная ошибка, работа системы будет остановлена с выдачей звуковых сигналов и/или текстового сообщения на экран монитора. Рассмотрим список основных значений звуковых сигналов для AMI и Award BIOS — следует заметить, что производители могут добавлять или изменять эти значения. Уточнить их можно либо в инструкции к материнской плате, либо на сайте ее изготовителя.

Таблица 1. Звуковые сигналы AMI BIOS

Таблица 2. Звуковые сигналы Award BIOS

Если компьютер не загружается с выдачей определенного звукового сигнала или без него и при этом изображение на экране не появляется, можно воспользоваться следующими советами:

­ Перезагрузить компьютер с помощью кнопки RESET на системном блоке. Возможно, придется полностью обесточить компьютер на некоторое время.

­ Проверьте правильность и надежность подключения всех разъемов и устройств.

­ Если до этого были изменены параметры BIOS, необходимо сбросить все настройки BIOS по умолчанию.

­ Попытайтесь заменить подозрительное устройство, ориентируясь по звуковым сигналам.

­ Попытайтесь запустить систему с минимально необходимыми устройствами, отключив все накопители, платы расширения и периферийные устройства.

­ В случае старта подключите какой-нибудь накопитель (дисковод, жесткий диск) и загрузите операционную систему. Далее, подключая по очереди платы расширения и остальные периферийные устройства, определите проблемное устройство.

Контрольные вопросы

1. Понятие BIOS.

2. Что содержится в микросхеме BIOS?

3. Где обычно размещается BIOS?

4. В связи с чем многие производители предусматривают при включении питания автоматическое копирование BIOS в оперативную память?

5. На какие этапы разделяют создание BIOS?

6. Что понимают под версией BIOS?

7. Каковы функции BIOS?

8. Какие задачи решает процедура POST?

9. Интерфейс BIOS.

10. Приемы работы с параметрами.

11. Диагностические средства BIOS.