Bios, или основная система ввода-вывода, представляет собой программное обеспечение, заложенное в материнскую плату компьютера. Она отвечает за начальную настройку аппаратного обеспечения и загрузку операционной системы при включении устройства. Bios обеспечивает взаимодействие между операционной системой и аппаратными компонентами, такими как процессор, память и накопители.
Роль BIOS не ограничивается лишь загрузкой системы. Она также предоставляет пользователю интерфейс для настройки параметров оборудования, таких как частота процессора, порядок загрузки и управление энергопотреблением. Таким образом, BIOS является критически важным элементом, обеспечивающим стабильную работу компьютера на уровне базовых функций.
Общие сведения о BIOS
BIOS (БАйОС) представляет собой акроним, образованный от английских слов Basic Input/Output System, что переводится на русский как «Базовая система ввода/вывода». Это наименование связано с набором микропрограмм, которые управляют основными функциями процессора, оперативной памяти, видеокарт, экранов, накопителей, дисководов, а также устройств ввода, таких как клавиатуры и мыши.
Ключевыми задачами BIOS являются первоначальный запуск компьютера, тестирование и настройка оборудования, распределение ресурсов между устройствами и начало процесса загрузки операционной системы.
Где хранится BIOS и что такое CMOS
Учитывая, что BIOS отвечает за начальный процесс загрузки компьютера, независимо от его конфигурации, эта программа должна быть доступна для основных устройств сразу при нажатии кнопки включения ПК. По этой причине она не находится на жестком диске, как большинство стандартных приложений, а записывается в специальную микросхему флэш-памяти, установленную на материнской плате. Благодаря этому, доступ к BIOS и запуск компьютера возможен даже в случаях, когда к ПК не подключены никакие носители данных.
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 персональных компьютерах микросхемы BIOS располагаются на основе флэш-памяти, которую можно перезаписывать с помощью специальных приложений прямо на компьютере в домашних условиях. Эта операция обычно называется перепрошивкой и необходима для обновления микропрограммы до актуальных версий или ее замены при повреждении.
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.
Объем флэш-памяти для хранения BIOS может варьироваться. Ранее его размер не превышал 512 Кбайт, однако современные версии увеличились и теперь достигают нескольких мегабайт. Тем не менее, в сравнении с современными приложениями и мультимедиа это все еще остается довольно малым размером.
На некоторых продвинутых материнских платах производители могут устанавливать не одну, а сразу две микросхемы BIOS – основную и запасную. В таком случае, если с основным чипом возникнут проблемы, компьютер будет загружаться с резервного.
На материнской плате, помимо флэш-памяти, в которой зашита сама BIOS, присутствует еще один тип памяти, предназначенный для хранения конфигурационных настроек этой программы. Эта память изготавливается с применением технологии комплементарного металлооксидного полупроводника, известного как CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). С помощью этой аббревиатуры указывается специализированная память, где хранятся данные, необходимые BIOS для загрузки компьютера.
CMOS-память получает питание от батарейки, установленной на материнской плате. Это позволяет сохранять все настройки BIOS даже при отключении компьютера от сети. В старых системах соответствующие функции CMOS-памяти выполняла отдельная микросхема, тогда как в современных ПК она интегрирована в чипсет.
Процедура POST и первоначальная загрузка ПК
Теперь давайте посмотрим, как же выглядит начальный процесс загрузки компьютера, и какую роль в нем играет BIOS.
Когда вы нажимаете на кнопку питания компьютера, в первую очередь активируется блок питания, который начинает подавать электрическое напряжение на материнскую плату. Если напряжение в норме, то чипсет инициирует сброс внутренней памяти центрального процессора и запускает его. Далее процессор последовательно считывает и исполняет инструкции, которые хранятся в системной памяти, роль которой выполняет микросхема BIOS.
В начале работы процессор получает команду для выполнения самодиагностики всех компонентов системы (POST – Power-On Self-Test). Процедура POST состоит из нескольких этапов, многие из которых можно увидеть на экране вашего компьютера сразу после его включения. Последовательность действий перед началом загрузки операционной системы следующая:
- Первым делом устанавливаются основные системные устройства.
- Следующим этапом является активация установленной оперативной памяти, загрузка в нее BIOS и проверка микропрограммы на соответствие целостности данных.
- Третий этап – это конфигурация набора системной логики, проще говоря, чипсета.
- После этого осуществляется поиск и распознавание видеокарты. Если в системе присутствует внешний (независимый) видеоадаптер, он будет иметь собственную версию BIOS, которую основная системная BIOS будет искать в заданном диапазоне адресов памяти. При обнаружении внешнего графического адаптера первым, что вы увидите на экране, станет изображение с названием видеокарты, созданное ее BIOS.
- После того как был выявлен графический адаптер, начинается проверка целостности BIOS-параметров и состояния батареи. В этот момент на экране монитора начинают появляться загадочные белые строки, которые могут напугать неопытных пользователей, не понимающих происходящего. На самом деле, никаких странностей в этот период не наблюдается, и вы в этом сейчас убедитесь. Первая строка, расположенная в верхней части, обычно содержит логотип разработчиков BIOS и информацию о ее версии.
- Далее происходит тестирование центрального процессора, по завершении которого на дисплей выводятся характеристики установленного чипа: название производителя, модель и тактовая частота.
- Затем начинается проверка оперативной памяти. Если все проходит успешно, то на экран выводится общий объем ОЗУ с пометкой ОК.
- После завершения проверки ключевых элементов ПК начинается выявление клавиатуры и тестирование дополнительных портов ввода/вывода. В определённых ситуациях на этом этапе загрузка системы может приостановиться, если компьютер не сможет обнаружить подключённую клавиатуру. В таком случае на дисплее сразу отобразится соответствующее уведомление.
- Затем происходит идентификация всех накопителей, подключённых к компьютеру, включая оптические драйвы, жёсткие диски и флеш-накопители. Информация о обнаруженных устройствах будет представлена на экране. Если на материнской плате установлено несколько контроллеров от различных производителей, то процесс их инициализации может отображаться на разных экранах.
- На заключительном этапе происходит распределение ресурсов между обнаруженными внутренними компонентами компьютера. В устаревших моделях ПК в этот момент на экран выводится итоговая таблица с информацией обо всем найденном оборудовании. В современных системах такой вывод на экран не производится.
- В итоге, если процесс POST прошел удачно, BIOS начинает обнаружение Главной Загрузочной Области (MBR) на подключенных устройствах хранения, в которой хранятся данные о загрузке операционной системы и устройстве, которому будет передано 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 представляет собой настраиваемую систему и включает в себя программу для конфигурации определенных характеристик аппаратного обеспечения ПК, известную как BIOS Setup Utility или CMOS Setup Utility. Эта программа активируется нажатием специальной клавиши во время выполнения процесса самотестирования POST. В настольных ПК для этого обычно применяют клавишу Del, а в ноутбуках чаще всего используется 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.
Настройки CMOS/BIOS весят множество параметров, однако наиболее важные из них, которые могут быть полезны обычным пользователям, включают: настройку системного времени и даты, выбор приоритета загрузки устройств, активацию или деактивацию встроенных компонентов материнской платы (звуковых, видеоустройств или сетевых адаптеров), контроль за системой охлаждения и мониторинг температуры процессора, а также изменение частоты системной шины (разгон).
Количество настраиваемых параметров BIOS может значительно варьироваться у различных моделей материнских плат. Наиболее обширный набор настроек обычно встречается у дорогостоящих материнских плат для настольных компьютеров, предназначенных для энтузиастов, геймеров и любителей разгона. В то же время, бюджетные решения, предназначенные для офисных ПК, обладают гораздо меньшим набором возможностей. Также стоит отметить, что подавляющее большинство мобильных устройств не могут похвастаться разнообразием настроек BIOS.
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.
Процесс разработки BIOS можно разбить на две основные стадии. В первую очередь создается базовая версия микропрограммы, которая включает в себя все необходимые функции, независимо от конкретной модели чипсета. В настоящее время, основными игроками на этом рынке являются компании American Megatrends (AMIBIOS) и Phoenix Technologies, которая в 1998 году приобрела значимого конкурента – 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.
Статьи, похожие на представленные на сайте
- Что такое фреймворк?
- Различия между прямым и обратным прокси
- Как осуществляется разметка жестких дисков
- Основные понятия UEFI BIOS
- Общие сведения о BIOS
- Виртуальная локальная сеть — VLAN (Virtual Local Area Network)
Что такое БИОС
Изменено: 21.01.2024 Выпущено: 28.12.2016
БИОС —
(BIOS — базовая система ввода-вывода) — это программа, встроенная в материнскую плату и хранящаяся в энергонезависимой памяти. Основные задачи BIOS включают:
- Запуск операционной системы;
- Поиск и диагностика аппаратного обеспечения;
- Обеспечение интерфейса для конфигурации оборудования.
Наиболее часто выполняемые настройки:
- Скорость вращения вентиляторов;
- Настройка рабочей частоты материнской платы;
- Включение или отключение периферийных устройств;
- Порядок загрузки (с какого устройства следует начинать загрузку компьютера).
Чтобы открыть настройки BIOS, обычно нужно нажать клавишу del или F2 в процессе загрузки компьютера. На ноутбуках может быть больше вариантов. Более подробную информацию о способах доступа к базовой системе ввода-вывода можно найти в инструкции Как зайти в БИОС / UEFI. Чаще всего в этом меню настраивают загрузку с дисковода или USB-накопителя.
Поскольку БИОС отвечает за обнаружение оборудования, иногда новое устройство может не функционировать с устаревшей версией базовой системы ввода-вывода. В таких случаях необходимо выполнить обновление БИОС.
На новых компьютерах и ноутбуках уже установлена новая версия — UEFI.
Дополнительную информацию о БИОСе можно найти на сайте Википедия
Встречается в статьях
Решение проблем:
- USB устройство не определяется
- При старте системы постоянно запускается диагностика диска Windows
- На компьютере отсутствует звук
- NTLDR отсутствует. Нажмите Ctrl+Alt+Del для перезагрузки
- При выключении компьютер перезапускается
- Компьютер или ноутбук не запустится
- При запуске системы всегда открывается БИОС
- Черный экран при загрузке Windows
- Загрузка застревает на начальном экране или черном фоне с мигающим курсором
- Компьютер самопроизвольно выключается
- Ошибка загрузки диска, вставьте системный диск и нажмите Enter
- Система не распознает всю оперативную память
- Тачпад ноутбука не функционирует
- Компьютер перегревается
- Работа компьютера замедлена
- SpeedFan не изменяет скорость работы вентилятора
- Монитор отключается, в то время как компьютер остается в рабочем состоянии
Инструкции:
- Способы распознавания сигналов BIOS
- Настройка БИОС для загрузки с носителя
- Инструкции по установке и настройке системы виртуализации Proxmox VE
- Как открыть консоль восстановления
- Установка и конфигурация панели управления виртуальными машинами VMmanager
- Методы доступа в БИОС
Мини-инструкции:
- Инструкция по установке программы Virtualbox на платформы Windows и Linux
- Как осуществить восстановление Windows с помощью загрузочного диска
- Пошаговое руководство по установке и настройке KVM на CentOS 7 для создания виртуальной машины
- Инструкция по установке, настройке и созданию виртуальной машины в KVM на Ubuntu Server
- Способы определения температуры ЦП, видеокарты и жесткого диска
- Как в Windows отключить автоматический перезапуск системы при возникновении критической ошибки
- Процесс создания загрузочной флешки с Windows LiveCD и установочным образом
- Установка и настройка программного межсетевого экрана pfSense
- Перенос системного раздела Linux на новый накопитель с использованием команды dd
Вопросы и ответы:
- Все редакции операционной системы Windows
- Как поступить, если возникает синий экран и Windows перезапускается
Описание программ:
- Ammyy Admin — инструмент для удаленного управления
- Memtest86+ — утилита для проверки оперативной памяти
Что такое BIOS и зачем она нужна
BIOS – это аббревиатура англоязычного термина Basic Input-Output System (базовая система ввода-вывода).
Компьютер представляет собой комбинацию элементов, которые можно воспринимать осязательно и визуально (аппаратные компоненты), а также тех, что невозможно увидеть или пощупать (программная система).
Каждая из этих частей сама по себе не имеет смысла и лишена жизненной силы.
Аппаратная часть (материнская плата, процессор, память, блок питания и прочее) без программной – это мертвая кучка железа и пластмассы, способная, в лучшем случае, издавать жужжание.
Программная составляющая представляет собой алогичную информацию, бескрайний поток нулей и единиц. Это своего рода «Матрица», в которой разобраться крайне сложно.
И лишь правильное взаимодействие программной и аппаратной частей являет миру компьютер – ту технику, которая давно и прочно вошла во все поры общества.
Связь между аппаратной и программной частями осуществляется через основную систему ввода-вывода.
На практике, BIOS является коллекцией драйверов, которые физически находятся в микросхеме ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) или на жестком диске. Драйвером называют небольшую управляющую программу.
Таким образом, система ввода-вывода сочетает в себе и аппаратные и программные части на самом, так сказать, первичном уровне. В первых компьютерах драйверы BIOS находились только в микросхемах памяти на материнской плате и видеоадаптере. Набор устройств «на борту» был тогда небольшой, и все умещалось в микросхемы.
Зачем нужен элемент питания?
BIOS включает в себя программу настройки оборудования (Setup), при этом ее конфигурации сохраняются в отдельной микросхеме CMOS (Complimentary Metal Oxide Semiconductor – технология, использующаяся для создания активных компонентов микросхемы).
Микросхема CMOS потребляет ток меньше микроампера, поэтому для ее питания используется маломощный литиевый элемент типа 2032 напряжением 3 В.
Он работает несколько лет. Напряжение на нем постепенно снижается, и когда оно достигнет определенного уровня (примерно 2,8-2,9 В), микросхема «забудет» свои настройки. В такой ситуации компьютер может не включаться и даже не проявлять никаких признаков жизни. Это может привести к ошибочному выводу о неисправности материнской платы.
Ранее, в первых версиях компьютеров, использовались никель-кадмиевые батареи. Из-за длительного использования они могли протекать. Это создавало проблемы, так как вытекший электролит мог повредить дорожки на материнской плате. Современные литиевые батареи ведут себя более «стабильно» и не протекают даже при полном разряде.
Что такое POST?
В микросхеме ПЗУ базовой системы ввода-вывода материнской платы содержится и программа самотестирования POST (Power On Self Testing). Она начинает выполняться сразу после включения. Производится тестирование наличия и исправности контроллеров винчестера, гибких дисков, видеоадаптера, памяти и остального «железа».
В исторических версиях компьютеров процесс проверки оперативной памяти сопровождался щелчками или иными акустическими сигналами из встроенного динамика. Это не те колонки, которые подключаются к звуковому выходу, а именно специализированный динамик (Speaker), который соединяется с определённым разъемом на материнской плате. Динамик также может быть интегрирован прямо на плате.
Если оборудование исправно, то динамик издает короткий звук, говорящий об отсутствии проблем.
При возникновении продолжительного звука (или нескольких), это указывает на наличие неисправности.
В частности, периодически повторяющаяся последовательность из одного длинного и трех кратких сигналов говорит о неполадках с видеокартой. Длинные сигналы же указывают на проблемы или отсутствие оперативной памяти.
Другое дело, что для программ POST (и BIOS) разных производителей эти комбинации различны. Впрочем, если компьютер не издает никаких гудков после включения, это еще не означает, что материнская плата или что-то другое неисправны. Может быть, неисправен динамик или сборщик сэкономил на его установке.
Параметры, заданные через SETUP, сохраняются в чипе CMOS, где также располагаются RTC (часы реального времени).
Первым признаком того, что пора менять элемент, служит сброс даты и времени после выключения компьютера. В старых компьютерах микросхема RTC устанавливалась отдельно на материнской плате. Теперь она входит в состав чипсета (одной из больших микросхем, где напихано еще много чего).
Не все драйвера находятся в микросхеме BIOS!
В ранних версиях компьютеров все драйверы, необходимые для функционирования системы, находились в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) материнской платы и ПЗУ видеокарты. На заре эпохи персональных компьютеров существовало несколько типов видеоадаптеров. Для того чтобы записать драйвер видеокарты в ПЗУ BIOS материнской платы, требовалось перепрограммировать его с использованием специализированного оборудования.
Этот процесс был довольно сложным и затратным – нужно было извлекать микросхему из сокета, помещать её в специальный программатор и изменять её содержание. В связи с этим была разработана новая концепция: программа, размещённая в ПЗУ BIOS материнской платы, сканировала все постоянные запоминающие устройства на других плата расширения. Эта же программа делала адреса этих устройств частью адресного пространства памяти компьютера.
С тех пор ситуация, с одной стороны, упростилась, а с другой – усложнилась. Теперь, чтобы перепрограммировать ПЗУ BIOS материнской платы, не надо вынимать его из разъема, это можно сделать с помощью встроенных аппаратных средств. В качестве ПЗУ используется EEPROM (электрически стираемое ПЗУ) и flash микросхемы.
С другой стороны, размеры адресного пространства памяти значительно увеличились, и тех 16-битных драйверов, которые «закодированы» в ПЗУ, уже недостаточно. С использованием 16 бит можно обратиться к 65536 ячейкам памяти. Это смешное количество по современным меркам!
Поэтому программа-загрузчик, находящаяся в BIOS, обращается к жесткому диску и грузит в память 32-разрядные драйвера оттуда. Загружается в память и операционная система, и необходимые приложения.
Как сбросить настройки BIOS
Имеется вариант физического восстановления заводских настроек BIOS.
Это может стать необходимым после неудачных попыток изменять параметры для разгона компьютера.
Или если случайно изменили настройки и забыли что сделали. Как правило, возле микросхемы ПЗУ или батарейки имеются так называемый «джампер» (перемычка).
Она способна замыкать две клеммы из трех. Одно состояние соответствует обычной работе (Normal), стандартному операционному режиму. Другое состояние – это восстановление настроек BIOS (Clear CMOS). Для сброса настроек необходимо переместить перемычку из нормального режима в позицию Clear CMOS.
Для этого надо выключить питание и вынуть вилку питающего шнура из электрической сети. Затем надо извлечь перемычку (можно использовать медицинский пинцет), поставить ее в режим сброса на несколько секунд. Затем надо вернуть перемычку на место. Теперь настройки сброшены!
В прошлом, для сброса настроек старых компьютеров достаточно было просто вынуть батарейку на некоторое время. Микросхема CMOS, утратившая питание, «забыла» ранее сохраненные параметры. Может показаться логичным задать вопрос: «Почему в наши дни это не сработает, зачем нужны дополнительные перемычки?»
Причина кроется в том, что современные CMOS-микросхемы потребляют крайне небольшое количество тока. На материнской плате размещено несколько электролитических конденсаторов, суммарная емкость которых превышает десятки тысяч микрофарад. Эти конденсаторы выполняют роль локальных источников энергии, в частности, для импульсных стабилизаторов, которые обеспечивают питанием ядро процессора.
Токи, потребляемые современными процессорами, достаточно велики, поэтому число и емкости конденсаторов возросли. И напряжение на них держится достаточно долго. Оно то и подпитывает микросхему. Можно, конечно, обождать несколько десятков минут или часов. Но ведь проще переставить перемычку!
На этом пока все. Надеюсь, уважаемые читатели, что вы немного прояснили для себя вопрос «Что такое BIOS и с какой целью она предназначена». В следующих публикациях мы продолжим изучение устройства компьютера.
Подпишитесь на обновления, чтобы не пропустить интересную статью.
С Вами работал Vsbot. До скорых встреч!
