Основная функция bios заключается в управлении стандартными внешними и внутренними устройствами

Обновлено: 06.01.2025

$BIOS$ ($Basic \ Input/Output \ System$ – базовая система ввода-вывода) – набор микропрограмм системного программного обеспечения низкого уровня, которые записаны в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), имеют программу для проверки установленной конфигурации (система $POST$), начальной загрузки операционной системы и управления системами ПК. Микросхема $BIOS$ является чипом, т.к. находится в одной микросхеме. $BIOS$ располагается на материнской плате и чувствительна к статическому электричеству.

Функции BIOS

Среди функций $BIOS$ принято выделять следующие:

тестирование аппаратных средств при включении компьютера;
настройка параметров аппаратных средств;
загрузка операционной системы с диска или другого устройства;
обслуживание аппаратных прерываний от основных устройств ПК;
обслуживание базовых функций программных прерываний к основным устройствам ПК.

Изначально в $BIOS$ применяются заводские настройки, принятые по умолчанию, но в процессе модернизации такие установки можно настроить в соответствии с требованиями пользователя.

После установки нового устройства и после включения ПК $BIOS$ определяет наличие нового устройства и настраивает адаптер. Операционная система сообщает об ошибках и конфликтах устройств, которые возникают, и разрешает эти проблемы.

В некоторых случаях требуется обнулить $BIOS$, это может быть в том случае, когда пользователь указал пароль входа в систему, но забыл его. Однако обнуление может затереть некоторые настройки, которые устанавливались вручную. Кроме того, может потеряться информация лицензионных пакетов, так как некоторые легальные пакеты записывают информацию в $BIOS$ и проверяют ее при запуске.

Установка параметров $BIOS$ выполняется в случаях:

отключения устройства;
установки загрузки с другого устройства;
разгона процессора, т.е. установки параметров, которые позволяют ему работать быстрее;
неисправности ПК.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Состав $BIOS$

В состав BIOS входят следующие элементы:

тестовая система $POST$ ($Power \ On \ Self \ Test$ – самотестирование при включении электропитания), которая проверяет после включения ПК его основные компоненты;
аппаратные драйверы основных устройств ПК;
программа установки основных параметров и аппаратной конфигурации, значения которых записываются в специальный контроллер периферии, содержащий область памяти размером $100-130$ байт.

BIOS состоит из двух частей:

постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), где хранится информация, необходимая для запуска ПК (программы) и содержащая неизменяемые параметры системы (по умолчанию);
оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), где располагаются значения, изменяемые пользователем.

$BIOS$ при выключенном ПК питается от аккумуляторной батарейки. При отставании времени ПК от реального необходимо заменить батарейку, т.к. при ее разрядке пропадут установки параметров в $Setup \ BIOS$ (которые находятся в ОЗУ).

Процедура POST

$POST$ является основной программой $BIOS$, которая начинает работать после включения ПК. $POST$ выполняет тестирование устройств, подключенных к ПК, и готовит оперативную память для загрузки операционной системы.

Программа Setup

Программа $Setup$ является составной частью $BIOS$, а для ее запуска служит программа $CMOS \ Setup.$

Для входа в $BIOS$ после включения ПК необходимо нажать определенную клавишу (в основном $Del$ или $F2$), лучше всего несколько раз. Клавиша нажимается после появления на экране соответствующей надписи на английском языке с предложением нажать клавишу для загрузки программы $Setup$.

Для входа в $BIOS$ для разных материнских плат могут использоваться другие клавиши, среди которых могут использоваться $Esc$, $F1$, $F10$, реже используются комбинации клавиш.

После нажатия клавиши на экране появится окно с программой $BIOS$, вид которого зависит от производителя программы.

Рисунок 1. Окно программы BIOS

Параметры BIOS

Рассмотрим основные группы параметров BIOS:

Загрузка с разных устройств. Как правило, загрузка ПК происходит с жесткого диска, но в некоторых случаях требуется поменять загрузочное устройство. Кроме оптических дисков можно загрузиться с внешних накопителей, флэш-памяти или внешних жестких дисков.

Во всех этих случаях используется параметр System Boot UpSequence (название может отличаться в зависимости от типа версии $BIOS$ и от компании-производителя).

Работа ПК до загрузки операционной системы. После включения ПК до загрузки операционной системы начинает работать программа $POST$, для которой можно указать параметры загрузки.

Включение ПК:

Пароли. Для обеспечения безопасности доступа к ПК можно установить пароль, который будет запрашиваться при входе в $BIOS$ или перед загрузкой операционной системы (параметр $Security \ Option$).

Параметры, связанные с работой ЦП:

установка возможности частоты работы ЦП для его разгона, который осуществлялся при помощи увеличения либо тактовой частоты ЦП (параметр $CPU \ Operating \ Frequency$), либо тактовой частоты системной шины (параметр $CPU \ FSB \ Clock$);
установка напряжения для работы ЦП (параметр $Vcore \ Voltage$).

Это наиболее важные параметры, однако существуют и другие параметры, которые влияют на производительность работы компьютера.

Параметры, связанные с работой оперативной памяти. Наиболее важным параметром является установка вида оперативной памяти для ПК, который устанавливается не для всех видов ПК. Обычно данная возможность отключена, что приводит к более быстрому времени загрузки, но при нестабильной работе полезно включить эту возможность для проверки причастности к каким-либо сбоям в работе ПК оперативной памяти.

Параметры, связанные с работой кэш-памяти:

возможность включения/отключения кэш-памяти, которая может быть двух уровней. Отключение такой памяти резко уменьшает производительность ПК и применятся только в том случае, когда ПК зависает и тестирующие программы указывают на причину – кэш-память (параметр $Caсhe \ Memory$). Можно также в этом случае установить уменьшенный размер кэш-памяти (параметр $CaсheableRAM \ Address \ Range).$

Как и в случае с оперативной памятью, лучше установить значения вышеуказанных параметров по умолчанию.

Существует также возможность настройки:

параметров, связанных с накопителем на гибких дисках;
параметров, связанных с шинами;
параметров, связанных с клавиатурой и мышью;
параметров, связанных с видео;
параметров, связанных с энергопотреблением и включением/выключением ПК.

Остальные параметры в $BIOS$ меняют довольно редко.

Выход из программы

Для выхода из $BIOS$ используют:

$Esc$ – для выхода без внесенных изменений параметров;
$F10$ – для выхода и сохранения всех внесенных изменений параметров.

Современные ПК позволяют войти в программу в любое время, но после выхода из нее необходима перезагрузка ПК. Некоторые портативные ПК позволяют войти и выйти из $BIOS$ при работающем приложении для изменения определенных параметров (например, при подключении модема).

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 процессора, памяти, 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:

Сначала происходит определение основных системных устройств.
Далее осуществляется инициализация установленной оперативной памяти, запись в нее BIOS и проверка микропрограммы на целостность данных.
Третий шаг – настройка набора системной логики, или проще говоря, чипсета.
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.
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.
Затем запускается тестирование центрального процессора, по окончании которого на дисплей выводятся данные об установленном чипе: название производителя, модели и его тактовая частота.
Следом начинается тестирование оперативной памяти. Если все проходит удачно, то на экран выводится общий установленный объем ОЗУ с надписью ОК.
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.
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.
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.
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.

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.

Basic Input/Output System у разных производителей может называться по-разному: BIOS Setup Utility, CMOS Setup Utility, BIOS Setup, Setup, но смысл ее работы остается прежний. Первоначально данная программа планировалась для обслуживания устройств ввода/вывода компьютера (клавиатура, монитор), что и привело к формированию данного названия программы. Хотя число функций, которые выполняет БИОС, постоянно увеличивается, но менять название, естественно, уже нет смысла.

Код BIOS записан в микросхему flash-памяти, которая расположена на системной плате. Настройки BIOS (параметры конфигурации) хранятся в CMOS-памяти, характерной особенностью которой является очень низкое энергопотребление. Питание CMOS-памяти обеспечивает батарейка на системной плате.

Современные технологии позволяют обновлять (перепрошивать) код программы не используя специального оборудования, используя только специальные программы, которые устанавливаются на компьютер (Зачем обновлять БИОС и как обновлять БИОС Вы можете узнать с других материалов сайта).

Рассмотрим функции БИОС для обеспечения более информативного и качественного описания БИОС.

Как я уже говорил, основная функция BIOS — подготовить персональный компьютер к тому, чтобы загрузить операционную систему, которая может быть записанная на различных носителях (жёсткий диск, компакт-диск…).

Сразу после нажатия кнопки POWER на системном блоке персонального компьютера управление ПК переходит непосредственно к БИОС. В это время (в начале запуска ПК) процессор подает сигнал на микросхему BIOS, который инициализирует загрузку микропрограммы BOOT-ROUTINE Базовой Системы Ввода-Вывода. Микропрограмма BOOT-ROUTINE вызывает подпрограмму самотестирования POST.

В случае успешного прохождения процедуры самотестирования POST программа BOOT-ROUTINE производит поиск и передачу управления встроенным программам BIOS других устройств ПК (например, видеокарты).

Далее Базовая Система Ввода-Вывода производит установку режимов работы найденных периферийных устройствами: BIOS назначает номера запросов на прерывания IRQ, адреса портов ввода-вывода. Результат этих операций отображается в итоговой (загрузочной) таблице.

Примечание. Итоговая таблица процедуры POST отображается на экране монитора (правда, она почти моментально исчезает после появления). В ней перечислены все основные найденные устройства и назначенные им ресурсы.

Когда ресурсы распределены между устройствами БИОС запускает программу BOOTSTRAP LOADER.

BOOTSTRAP LOADER (BSL, начальный загрузчик) – это небольшая программа, которая производит поиск и тестирование устройств, которые могут содержать носители с загрузочной записью. При нахождении носителей производится запуск команды на загрузку операционной системы.

Отмечу, что указанный в статье алгоритм работы BIOS является наиболее распространенным, хотя возможные некоторые изменения и дополнения.

Следующей функцией БИОС есть настройка параметров работы системы (ПК). Как я уже отмечал, БИОС содержит данные об аппаратной конфигурации компьютера. Аппаратная конфигурация компьютера в БИОС представлена в виде опций (параметров), изменяя которые можно влиять на работу системы (компьютера) и отдельных ее компонентов. Опции редактируются в специальной подпрограмме BIOS Setup, которая является компонентом Базовой Системы Ввода-Вывода.

Ниже приведен пример главного меню BIOS Setup (страницы, на которую попадает пользователь сразу после вызова программы). Отмечу, что в связи с наличием определенного количества версий БИОС, интерфейс пользователя может отличатся.

BIOS также служит для обслуживания устройств ввода/вывода. В составе БИОС имеются инструменты для работы с клавиатурой, мышью, видеоадаптером, портами ввода/вывода и.т.д.

Вспомогательные функции реализуются при включении ПК на этапе "загрузки".

тестирование аппаратного обеспечения, в том числе оперативной памяти. В случае обнаружения неисправности выводится индикация

инициализация векторов прерывания нижнего уровня (ранжирование устройств ПК по степени значимости, «важности»)

поиск сначала на гибком, затем на жестком диске программы-загрузки ОС и загрузка ОС в оперативную память

4. Запуск bios и тестирование и настройка ао.

5. С какими устройствами работает bios.

6. Системное программное обеспечение. Классификация ос. Существующие варианты ос.

Системное программное обеспечение

Системное программное обеспечение (system software) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют "посреднические" функции.

К системному программному обеспечению относятся:

На IBM-совместимых компьютерах устанавливаются следующие операционные системы:

MS-DOS (Microsoft Disk Operating System, фирма Microsoft) (в настоящее время устарела)

Windows 95, Windows 98, Windows 2000; Windows XP (фирма Microsoft)

UNIX (фирма Bell Laboratories)

Linux (разработчик Линус Торвальдс)

На компьютерах Macintosh чаще всего устанавливается Mac OS 10.

Сетевая операционная система – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователю различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах.

В настоящее время наибольшее распространение имеют:

Novel NetWare (фирма Novell)

Windows NT, Windows Server (фирма Microsoft)

LAN Server (Local Area Network)

Операционные-оболочки и файловые менеджеры. Во времена господства на IBM-совместимых компьютерах операционной системы MS-DOS пользователю было очень трудно с ней взаимодействовать. Это было связано с тем, что диалог с операционной системой проводился в виде ввода в компьютер команд с клавиатуры. Пользователь должен был помнить формат (правила записи) каждой команды, что вызывало определенные затруднения. Пользовательский интерфейс также оставлял желать лучшего. В связи с необходимостью облегчить пользователю взаимодействие с операционной системой появились операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Самой популярной программой-оболочкой стала программа Norton Commander (фирма Symantec). Кроме того, в нашей стране использовались также другие операционные оболочки: Windows 3.1 – Windows 3.11 (фирма Microsoft); DOS Navigator (Rit Research Labs); FAR (Евгений Рошаль).

С появлением операционных систем, имеющих графический интерфейс, например, Windows 95, потребность в таких программах-оболочках отпала, однако те удобства, которые были предоставлены пользователям при базовых приемах работы с файлами (копирование, перемещение, переименование) были настолько велики, что появились программы под названием файловые менеджеры. В нашей стране наиболее распространена программа Windows Commander (рис.3.1).

Читайте также: