Биос (Basic Input/Output System) — это специализированная программа, встроенная в материнскую плату компьютера, которая запускается при включении устройства. Он отвечает за инициализацию аппаратных компонентов и загрузку операционной системы.
Хотя биос может выполнять функции, схожие с драйверами, его основная задача заключается в предоставлении базового интерфейса для общения между операционной системой и аппаратным обеспечением, а не в управлении отдельными устройствами, как это делают обычные драйверы.
Что такое БИОС
Чтобы устранить все неопределенности в понимании термина БИОС (BIOS), достаточно рассмотреть его расшифровку и предоставить краткое объяснение. Итак, BIOS (basic input/output system) – это основная система, отвечающая за обработку операций ввода и вывода данных в ПК, функционирующих на архитектуре Intel.
К этим устройствам относятся большинство моделей настольных ПК, серверов, неттопов, ноутбуков и нетбуков. То есть, БИОС на ноутбуке в принципе не отличается от БИОС настольного компьютера, и различия, как правило, касаются возможностей настройки дополнительных параметров.
По существу, это встроенная программа, которая обеспечивает запуск и тестирование системы, гарантируя взаимодействие оборудования между собой и с операционной системой. Это своего рода промежуточный программный уровень между аппаратным обеспечением и ОС.
Если говорить о том, где находится БИОС, можно сказать, что эта программа хранится в микросхеме постоянной памяти, установленной на материнской плате, от исправности которой зависит возможность запуска компьютера.
Снимок микросхемы BIOS на материнской плате
Постоянная память, применяемая в современных ПК, аналогична обычной флеш-памяти, которая сохраняет данные вне зависимости от наличия питания. Ее также можно обновлять, процесс, известный как обновление или перепрошивка BIOS. Кроме того, в BIOS используется энергозависимая память, предназначенная для хранения настроек пользователя. В настоящее время существует несколько типов BIOS, однако основная функция этой программно-аппаратной системы остается неизменной.
Несмотря на то, что BIOS служит основой для функционирования компьютера, система обладает своим интерфейсом, который обычно называют настройками BIOS. Для доступа к настройкам необходимо знать, какую клавишу следует нажать для входа в BIOS, и эта клавиша может отличаться в зависимости от производителя материнской платы и самого BIOS.
Важно отметить, что БИОС не только выполняет функцию загрузки операционной системы, но и служит средством диагностики состояния аппаратного обеспечения компьютера. Он способен информировать пользователя о возникших неисправностях, выводя коды ошибок на дисплей или на отдельном индикаторе POST-кодов.
Если же дополнительного оборудования нет под рукой и на экране монитора ничего не отображается, можно ориентироваться по характерным звуковым сигналам, подаваемым через спикер (PC speaker), подключенный к материнской плате.
Пользователю может понадобиться установить пароль для защиты своего компьютера, что предотвратит запуск операционной системы при неверном вводе. Это также заблокирует возможность загрузки устройства с флешки или диска.
Поэтому важно иметь представление о том, где находится BIOS, как получить доступ к его настройкам и какие параметры можно изменить. Каждый активный пользователь ПК должен быть знаком с этими аспектами. Узнать больше о BIOS, его типах, назначении, особенностях и отличиях базовой системы ввода-вывода вы можете на нашем сайте.
Программы BIOS — управление аппаратурой на физическом уровне
Программы BIOS — управление аппаратурой на физическом уровне
Операционная система представляет собой набор программ, разработанных для выполнения множества заданий и автоматизированных функций, установленных разработчиками. Команды и функции, которые осуществляет операционная система, позволяют нам легко и удобно управлять решением сложных прикладных задач, используя нажатия клавиш на клавиатуре или кнопках мыши. Возможность взаимодействия через командную строку также присутствует и в графических операционных системах Windows. Доступ к функциям, предоставляемым операционной системой, возможен лишь после завершения процесса ее автоматической или автоматизированной загрузки, в котором участвуют различные компоненты компьютера (процессор, ПЗУ BIOS, интерфейсы, чипсеты материнской платы, CMOS-память, накопители и т.д.).
Множество программ, предназначенных для оптимизации производительности, не учитывают сервисы, предоставляемые BIOS и операционными системами, и взаимодействуют непосредственно с аппаратной частью (например, видеопамятью). Некоторые ОС (начиная с Windows 9x и Windows NT/2000) не позволяют осуществлять прямой доступ к аппаратным средствам, поэтому в программы, которые не соответствуют требованиям ОС, необходимо вносить изменения. Если возникают проблемы с загрузкой операционных систем, полезно попробовать загрузиться с системной дискеты, используя примитивную ОС, такую как MSDOS, которая требует минимальных ресурсов компьютера; это может привести к успешной загрузке. В таком случае у вас появится возможность использовать программные инструменты для диагностики и определения источника неисправностей в компьютере.
На самом нижнем уровне иерархии вычислительных систем располагается аппаратное обеспечение. Программное обеспечение, передавая различные данные, значения и команды в порты контроллеров внешних устройств и изменяя значения системных переменных, осуществляет управление работой всех подключенных устройств на физическом уровне. Этот процесс очень сложен и требует глубокого понимания архитектуры компьютера, работы контроллеров внешних устройств, а также знания наборов команд контроллеров, адресов их портов, назначения каждого из них и особенностей отдельных разрядов портов и множества других аспектов.
Когда персональный компьютер запускается, управление передается специфическому набору программ, реализованному в машинном коде (тест POST, загрузчик, программы BIOS, находящиеся в ПЗУ BIOS). Этот набор программ всегда находится в системе и выполняет непосредственное управление аппаратными компонентами компьютера. Программы BIOS используют программные прерывания для получения и обработки команд, которые поступают от более высокоуровневых программ, таким образом обеспечивая связь между программным обеспечением и аппаратной частью.
Операционная система включает в себя множество элементов и осуществляет взаимодействие как с BIOS, так и с драйверами внешних устройств, которые фактически выступают в роли дополнения к BIOS, предоставляя базовые функции ввода-вывода для пользовательских программ. Операционная система организует взаимодействие между BIOS и приложениями высокого уровня (например, с пользовательскими программами).
Данный инструмент предлагает обширный набор возможностей для взаимодействия с файлами и аппаратной частью. С помощью функций операционной системы возможно, к примеру, осуществлять ввод-вывод, открывать, закрывать, искать, удалять, создавать или переименовывать файлы, а Выполнять другие операции. Этот стандартный набор функций для работы с файлами позволяет восстанавливать данные при их повреждениях. Все приложения функционируют на основе единой файловой системы, для работы с которой предоставляет необходимое программное обеспечение операционная система.
Одной из ключевых функций операционной системы является осуществление загрузки приложений с внешнего носителя в оперативную память и их последующий запуск. Она предоставляет программам необходимые условия и ресурсы для корректной работы. Интеграция возможностей аппаратного обеспечения в операционную систему составляет одну из важнейших задач, которые решают разработчики ОС.
Комплекс программ, прошитых в ПЗУ BIOS , является связующим звеном между аппаратным обеспечением и операционной системой. У каждого типа устройств (диски, принтеры, клавиатура и т. д. есть свой комплект программ BIOS (каждая программа BIOS реализует свою функцию управления устройством, например, чтение секторов диска, установка позиции курсора на экране монитора и т. д.) . Эти программы написаны высококвалифицированными специалистами по аппаратным средствам компьютеров и их периферийным устройствам. Программы BIOS позволяют просто и стандартным образом осуществлять управление аппаратурой на физическом уровне (на уровне команд контроллеров, программно-доступных регистров аппаратуры) не владея всей необходимой для этого информацией. Если бы операционной системе пришлось работать непосредственно с аппаратным обеспечением, она была бы к нему очень привязана и полностью зависела от архитектуры компьютера. Вместо этого фирмы разрабатывают набор стандартных программ-функций управления аппаратурой и прошивают их в ПЗУ, сделав их, таким образом, всегда доступными системе.
Каждая система снабжена уникальной BIOS, что гарантирует полную совместимость программ с оборудованием. Такое взаимодействие позволяет операционной системе использовать единый интерфейс для работы с разнообразными архитектурами компьютеров. Более того, любое приложение, использующее стандартные функции ОС, будет функционировать на любой системе под её контролем.
Тем не менее, стоит учитывать, что программный код BIOS может варьироваться в зависимости от архитектуры, поэтому BIOS одной системы может не подойти для другой. Если вы планируете заменить BIOS, уделите особое внимание, для какой системной платы и какого набора чипов он предназначен.
В идеале все программы должны взаимодействовать с аппаратным обеспечением через BIOS и операционную систему, однако некоторые из них могут обращаться к оборудованию напрямую, минуя BIOS. Такие программы функционируют исключительно в DOS, тогда как в Windows 9x, Windows NT/200x, Linux и OS/2 доступ к физическим устройствам запрещен. Поэтому рекомендуется проводить тестирование оборудования под управлением MSDOS. Некоторые утилиты требуют непосредственного доступа к аппаратуре. Например, программы управления памятью в DOS взаимодействуют с процессором напрямую и используют его уникальные особенности, в то время как система управления памятью в Windows 9x и Windows NT/200x реализована непосредственно в самой ОС. Программы BIOS для дисков (например, Int 13h, функция 42h: расширенное чтение) Выполняют диагностические функции, и в случае обнаружения ошибки они устанавливают 1 в бит CF регистра флагов процессора и код ошибки в регистр AH процессора:
Обычные коды состояния и ошибки (для жестких дисков)
