BIOS. Думаю, почти каждый пользователь сталкивался с этой аббревиатурой, но ясного понятия о том, что это такое, каковы функции и возможности не имели. И уж точно многие не знают, что BIOS расшифровывается как "basic input/output system", а если на нашем великом русском - "базовая система ввода-вывода". Данный доклад призван восполнить столь досадный пробел в познаниях о наиважнейшем компоненте компьютера.

Прим.: Учитывая нерусское происхождение технического термина и его принадлежность к аббревиатурам, русскоязычные пользователи, когда говорят о BIOS, обычно используют транслитерацию и произносят "бимос". Надо помнить, что это обрусевшее, искажённое произношение, и правильно произносить это название как "бамйос". Правильное название базовой системы ввода-вывода именно "байос" позволяет избежать путаницы с BeOS (операционная система, созданная Be, Inc.; произносится "бим-ос") и с другими похожими по написанию или звучанию словами.

Начать следует, с того где находится и что из себя представляет эта самая система. BIOS - это микросхема постоянной памяти, расположенная на материнской плате и соединенная с ней 32 (редко 28) контактами. От других микросхем зачастую можно отличить только по яркой наклейке с названием фирмы изготовителя этого BIOS-а (на других компонентах наклейки встречаются крайне редко) и по близкому расположению с круглой батарейкой. Сам же BIOS у разных производителей, выглядит по разному, основное отличие заключается в способе крепления к материнской плате: микросхема либо намертво припаяна к ней, либо находится в разъеме (в простонародье "кроватке"), откуда есть возможность ее извлечь. Так же еще встречается (довольно редко) наличие двух микросхем BIOS - технология "Dual BIOS" от "Gigabyte". Второе и тем более третье предпочтительней, позже вы узнаете почему.

Но все это с аппаратной точки зрения. С программной же BIOS это - набор программ небольшого размера, в функции которых входят начальное тестирование оборудования и обеспечение взаимодействия компонентов компьютера. Имеется несколько видов BIOS: например, видео-BIOS обеспечивает работу видеоплаты, начиная от её тестирования в момент включения и заканчивая взаимодействием видеоплаты с процессором, BIOS SCSI-контроллера выполняет роль переводчика между интерфейсом и системной шиной и т.п.

Кстати, программное обеспечение, используемое в BIOS материнских плат, разрабатывается вовсе не производителями материнских плат. Быть может вы обращали внимание на то, что на многих платах стоит логотип AWARD BIOS, а на целом ряде плат - AMI BIOS.

В случае с микросхемой BIOS ее физические характеристики играют одну из последних ролей, гораздо более важное значение имеет информация, хранящаяся на ней, но об этом чуть позже, сейчас же рассмотрим какими способами заносилась и изменялась информация на микросхеме BIOS. Первый способ записи был пережиганием перемычек, что исключало возможность изменение записанной информации. Позже появились микросхемы с возможностью стирания информации при помощи ультрафиолетового излучения, что тоже не сильно облегчало ситуацию и не позволяло рядовому пользователю изменять их содержимое. Наконец были созданы микросхемы которые позволяли стирать свое содержимое с помощью электрического заряда - технология FLASH (используется сейчас). То есть появилась возможность перезаписывать содержимое BIOS с помощью программ. FLASH это энергонезависимая память, в которой содержится сама система BIOS. Так же существует еще энергозависимая память (получает энергию из литиевой батареи CR2023) - CMOS в которой хранится пользовательская информация: дата, время и другие более важные настройки (Master-настройки Setup).

базовая система ввод вывод

>> CMOS (от англ.complementary Metal-Oxide-Semiconductor, комплементарный металлооксидный полупроводник) - энергозависимая память для хранения информации о конфигурации компьютера. Получила название от технологии производства микросхем. Её большое преимущество - близкий к нулю ток потребления. Для хранения сохранения данных после выключения компьютера требуется внешний питающий аккумулятор. Многие пользователи путают понятия BIOS и CMOS. BIOS - это набор программ, используемых для работы компьютера, а CMOS - технология изготовления микросхем используемых для хранения изменяемой информации BIOS. Микросхема CMOS-памяти содержит информацию, необходимою при загрузке компьютера: типы жёстких дисков, клавиатуры, монитора, параметры работы процессора, чипсета, оперативной памяти и т.д.

>> ESCD (от англ. Extended System Configuration Data, расширенные данные конфигурации) - область энергозависимой памяти для поддержки динамического конфигурирования устройств Plug and Play. При добавлении нового устройства и при изменении настроек для существующего устройства на экране монитора после таблицы конфигурации должна появится надпись вида 'Updating ESCD: Success', что означает успешное обновление данных в области ESCD. Эта область BIOS автоматически обновляется при изменении конфигурации без вмешательства пользователя.

>> NVRAM (от англ. Non Volatile, не временная) - энергозависимая память. Существует не-сколько видов энергозависимой памяти. Два ниже описанных из их числа.

EPROM (от англ. Erasable Programmable Read Only Memory) - микросхема постоянной памяти, содержимое которой стирается с помощью ультрафиолетового излучения. Такие микросхемы применялись для BIOS до появления более совершенных, стираемых с помощью электрического сигнала.

>> EEPROM (от англ. Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) - микросхема постоянной памяти, содержимое которой стирается с помощью специального электрического сигнала. Данные в ней хранятся и после выключения питания. Специальный вид этой памяти называется Flash ROM. Он может быть перезаписан, находясь в компьютере, без применения дополнительных устройств в виде программатора.

>> PnP BIOS (Plug and Play BIOS) - BIOS, который поддерживает технологию Plug and Play. Он обязательно должен быть записан в микросхему Flash ROM.

>> RTC (Read Time Clock) - часы реального времени. Как правило, находятся одной микро-схеме с памятью CMOS (при отключении питания, питаются от того же аккумулятора). На этом заканчивается физическое строение BIOS'а.

Зачем нужен BIOS?

Загрузка операционной системы с дисковых носителей - Bootstrap Loader.

Обслуживание аппаратных прерываний от системных ресурсов - BIOS Hardware

Interrupts

Отработка базовых функций программных обращений к системным устройствам - ROM

BIOS Services.

Все эти функции исполняет системный модуль System BIOS, хранящейся в микросхеме ПЗУ или FLASH - памяти на системной плате.

Функции, выполняемые системами BIOS, одинаковы и не зависят от фирмы-изготовителя.

Адресная область BIOS в ОЗУ представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Каждая система BIOS в адресной области FE000H-FFFD9H имеет определенные подпрограммы, которые специально подобраны для используемой системной платы. В области данных BIOS содержится информация о базовых адресах портов, установленном оборудовании, размере стандартной памяти, текущих установках курсора и экрана, номерах активных видеостраниц, размере используемой видеопамяти, область данных POST и т.д.

Что происходит, когда Вы включаете компьютер?

После включения компьютера, в течении ~ 0.1 - 0.5 с., выполняется самотестирование блока питания. Если все уровни напряжений питания находятся в допустимых пределах, на системную плату поступает сигнал Power Good и микропроцессор переходит к процедуре POST, записанной в системной ROM-BIOS. POST выполняет тестирование процессора, памяти и системных средств ввода/вывода, а также конфигурирование всех программно-управляемых аппаратных средств системной платы. В деталях выполнение процедур тестирования отличается для разных фирм-производителей и типов машин.

Ошибки тестирования и их сигналы

Во время выполнения POST может выдавать диагностические сообщения в виде последовательности коротких и длинных звуковых сигналов. Звуковые сигналы зависят от версии и фирмы разработчика BIOS. Приведены звуковые сигналы процедуры POST для AMI BIOS и AWARD BIOS и соответствующие им неисправности. После успешной инициализации графического адаптера краткие текстовые сообщения выводятся на экран монитора.

Звуковые сигналы для AMI BIOS приведены в таблице 1.2, для AWARD BIOS в таблице 1.3.

Таблица 1.2

Таблица 1.3

Так же следует привести обычную последовательность шагов POST, может пригодиться при выявлении неполадки.

Тестирование регистров процессора

Проверка контрольной суммы ROM BIOS

Проверка контрольной суммы CMOS

Проверка и инициализация контроллеров DMA 8237

Проверка регенерации памяти

Проверка контроллера клавиатуры

Проверка 64 Кб нижней памяти

Проверка и инициализация таймера 8253/ 8254, портов 8255

Считывание конфигурации из CMOS памяти

Загрузка векторов прерывания и стека в нижнюю область памяти

Инициализация видеоконтроллера - на экране появляется заставка Video BIOS, обычно с указанием модели видеокарты и объемом установленной видеопамяти. После этого шага изображение на экране сменяется заставкой системной BIOS со счетчиком объёма тестируемой динамической памяти

Тестирование полного объёма ОЗУ

Тестирование клавиатуры

Тестирование CMOS памяти

Инициализация СОМ и LPT портов

Инициализация и тест контроллера НГМД

Инициализация и тест контроллера НЖМД

Сканирование области дополнительного ROM BIOS

Вызов Bootstrap (Int 19Н) - загрузка ОС, при невозможности - попытка запуска ROM Basic (Int 18Н). При неудаче - остановка процессора с сообщением "System Halted " (система остановлена).

Если во время выполнения процедуры POST обнаруживаются ошибки, сообщения о них выводятся на экран дисплея. Часть типичных диагностических сообщений POST приведена в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Вот и закончилась вводная часть, описывающая чисто теоретические функции BIOS'а. Теперь приступим к тому, что можно сделать с ним своими руками и какую выгоду из этого можно извлечь.

Setup BIOS - раздел BIOS'а позволяющий пользователю с помощью системы меню устанавливать значения параметров, меняющих режим работы внутренних и внешних устройств, а так же еще некоторые специфические настройки, которые можно менять, соблюдая некоторую осторожность.

В большинстве случаев попасть в Setup BIOS можно нажатием на клавишу Delete, при включении компьютера, в момент появления соответствующей надписи. Но не всегда все бывает так легко, на brandname компьютерах и ноутбуках часто используются свои сочетания клавиш для доступа к настройкам, какие это клавиши можно узнать по надписи внизу экрана типа: `Press "XXX" to enter Setup' через некоторое время после включения компьютера.

После преодоления этой преграды, вам откроются настройки Setup (слова, написанные на синем фоне, активный раздел выделен другим цветом). Как и что здесь изменять, будет рассказано ниже.

Список изменяемых настроек и их название варьируется от производителя материнской платы и даже конкретной модели, поэтому будут рассмотрены похожие, а главное важнейшие установки. Навигация по параметрам BIOS'а осуществляется стрелочками, выбор пункта меню Enter,

выбор значения параметра Page Up/Page Down, смена цветовой гаммы, используемой в для отображения в программе: F2 - в AWARD BIOS, F2 или F3 в AMI BIOS.

Setup BIOS