|
|
| Рядок 1: |
Рядок 1: |
| | [[Файл:ROM BIOS.jpg|thumb|[[Мікросхема]] {{comment|ПТЧ|Пам'ять тільки для читання}} на [[Системна плата|системній платі]], в якій розміщується BIOS]] | | [[Файл:ROM BIOS.jpg|thumb|[[Мікросхема]] {{comment|ПТЧ|Пам'ять тільки для читання}} на [[Системна плата|системній платі]], в якій розміщується BIOS]] |
| | | | |
| − | '''BIOS''' ({{lang-en|Basic Input/Output System}} — ''базова система введення/виведення'') — є набором спеціальних [[підпрограма|підпрограм]], які використовуються [[комп'ютер]]ами архітектури [[x86]] для ініціалізації компонентів [[Персональна платформа|персональної платформи]], необхідних для її первинного завантаження та подальшої роботи. Такими є [[процесор]], [[Системна логіка|системна логіка (чипсет)]], [[оперативна пам'ять]], [[клавіатура]], [[відеокарта]] та інші.
| + | BIOS |
| | + | BIOS- це базова система введення-виведення (Base Input-Output System). Призначенням BIOS є виконання найбільш простих i універсальних послуг операційної системи, що пов’язані зi здiйсненням вводу-виводу. |
| | + | Іншими словами, BIOS виконує роль "екрану" між програмами і великою різноманітністю конкретних апаратних засобів. |
| | + | BIOS призначена для: |
| | + | а) тестування основних компонентів ПК після включення живлення; |
| | + | б) виклик блоку початкового завантаження BOOT RECORD; |
| | + | в) обслуговування системних переривань нижнього рівня, тобто тих які вимагають безпосереднього керування апаратними компонентами (дисплеєм, клавіатурою, магнітними дисками, принтерами, комунікаційними каналами). |
| | + | Таким чином, BIOS є програмною оболонкою навколо апаратних засобів комп'ютера, яка надає можливість іншим програмам, у тому числі й самій операційній системі, звертатися до апаратних компонент через механізм переривань. Суть механізму переривань полягає в тім, що поточна робота машини, у чому б вона не складалася, припиняється на короткий проміжок часу визначеним сигналом, що однозначно вказує на виникнення ситуації, що вимагає негайної обробки. |
| | + | Очевидно, що від того, як саме настроїти BIOS той чи інший пристрій, залежить швидкодія і стабільність усієї системи в цілому. Програма Setup, доступ до якої можна одержати, натиснувши “DEL” (чи “F2”) при завантаженні, саме і дозволяє змінювати ті значення, що завантажуються в регістри різних пристроїв, насамперед чіпсета материнської плати. До речі, зберігаються вони в пам`яті, що живиться від батарейки, а пам`ять цю називають CMOS (Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor, що споживає невелику потужність у статичному режимі логіка). |
| | + | Робота таких стандартних пристроїв, як клавіатура, може обслуговуватися програмами BIOS, але такими засобами неможливо забезпечити роботу з усіма можливими пристроями (у зв'язку з їх величезною різноманітністю та наявністю великої кількості різних параметрів). Але для своєї роботи програми BIOS вимагають всю інформацію про поточну конфігурацію системи. З очевидних причин цю інформацію не можна зберігати ні в оперативній пам'яті, ні в постійній. |
| | + | Спеціально для цих цілей на материнській платі є мікросхема енергонезалежної пам'яті, яка по технології виготовлення називається CMOS. Від оперативної пам'яті вона відрізняється тим, що її вміст не зникає при вимкненні комп'ютера, а від постійної пам'яті вона відрізняється тим, що дані можна заносити туди і змінювати самостійно, у відповідності з тим, яке обладнання входить до складу системи. Мікросхема пам'яті CMOS постійно живиться від невеликої батарейки, що розташована на материнській платі. У цій пам'яті зберігаються дані про гнучкі та жорсткі диски, процесори і т.д. Той факт, що комп'ютер чітко відслідковує дату і час, також пов'язаний з тим, що ця інформація постійно зберігається (і обновлюється) у пам'яті CMOS. Таким чином, програми BIOS зчитують дані про склад комп'ютерної системи з мікросхеми CMOS, після чого вони можуть здійснювати звертання до жорсткого диска та інших пристроїв. |
| | | | |
| − | Фактично, це — перше [[програмне забезпечення]], що виконується [[процесор]]ом. Оскільки на початковому етапі завантаження [[комп'ютер]]а зовнішні пристрої недоступні, BIOS, в загальному випадку, зберігається незалежним від живлення персональної платформи чином — в [[:en:Non-volatile random access memory|NVRAM]]-пам'яті (від англ. ''Non Volatile'', — не тимчасова). Для цього, як правило, використовується одна або декілька спеціальних [[мікросхема|мікросхем]] — пристроїв постійного зберігання даних, які розташовані на [[Системна плата|системній платі]].
| + | Boot Loader |
| − | | + | Завантаження операційної системи (booting) — це багатокроковий процес запуску комп'ютера. Завантажувач операційної системи (bootloader) — це програма, для виконання завантаження операційної системи. Завантажувач операційної системи звичайно міститься у секторі завантажування. |
| − | На застарілих платформах BIOS зберігався рівними частинами на двох мікросхемах: на одній — дані парних адрес (''Even BIOS''), на іншій — з непарних адрес (''Odd BIOS'').
| + | Типи завантажень: |
| − | | + | • Початкове завантаження (booting up) - Завантажування після того, як комп'ютер увімкнено користувачем. |
| − | == Пристрої для зберігання BIOS ==
| + | • Перезавантаження (reboot) . |
| − | Як зазначено вище, BIOS або його частина зберігаються незалежним від живлення персональної платформи чином. Для цього на різних етапах еволюції персонального комп'ютера використовувались всі можливі засоби NVRAM: магнітні носії різних ґатунків та пристрої постійного зберігання — [[ROM]]. На сучасних платформах зазвичай використовуються тільки мікросхеми, дані в яких зберігаються і після вимкнення живлення. З їх числа:
| + | Функції завантажувача системи: |
| − | | + | забезпечує необхідні засоби для діалогу з користувачем комп'ютера (наприклад, завантажувач дозволяє вибрати ядро операційної системи для завантаження); |
| − | * EPROM (від англ. [[:en:EPROM|Erasable Programmable Read Only Memory]]) — мікросхема постійної пам'яті, вміст якої стирається за допомогою [[ультрафіолетове випромінювання|ультрафіолетового опромінення]].
| + | приводить апаратуру комп’ютера в стан, необхідний для старту ядра операційної системи; |
| − | * EEPROM (від англ. [[:en:EEPROM|Electrically Erasable Programmable Read Only Memory]]) — мікросхема постійної пам'яті, що стирається за допомогою спеціального електричного сигналу.
| + | завантажує ядро операційної системи в оперативну пам'ять. Завантаження ядра операційної системи не обов’язково відбувається з жорсткого диск. Завантажувач може отримувати ядро з мережі. Ядро може зберігатися в постійній пам’яті або завантажуватися через послідовні інтерфейси; |
| − | * [[Флеш-пам'ять|Flash ROM]] — спеціальний різновид EEPROM, який може бути перезаписаний просто в комп'ютері без додаткових пристроїв на зразок програматора.
| + | формує параметри, що передаються ядру операційної системи (наприклад, ядру Linux передаються параметри, що вказують спосіб підключення кореневої файлової системи); |
| − | | + | передає управління ядру операційної системи. |
| − | До кінця 90-х років для зберігання BIOS використовувалися [[мікросхема|мікросхеми]] з паралельним [[Інтерфейс|інтерфейсом]]: під'єднання типового пристрою [[ROM]] обсягом 1 мегабіт виконувалося з допомогою 8 ліній для передачі даних та 17 адресних ліній, що забезпечувало доступ до 2<sup>17</sup>=131072 байтів. Такий сигнальний інтерфейс якнайкращим чином пасує [[Системна плата|системним платам]] з [[ISA]]-[[шина|шиною]], яка й забезпечувала його роботу.
| + | |
| − | | + | |
| − | Згодом з'явилися пристрої [[ROM]] з [[Мультиплексор|мультиплексованим]] [[Інтерфейс|інтерфейсом]]. З їх числа — [[FWH|FWH (Firmware Hub)]], запропонований компанією [http://www.intel.com/ Intel Corp.], та [[LPC|LPC (Low Pin Count)]] — результат співробітництва групи виробників. Характерною особливістю таких пристроїв стало використання однієї групи сигнальних ліній для передачі різної інформації. Типовий представник — Intel® 82802 Firmware Hub. Крім восьми ліній для передачі даних у нього є ще одинадцять адресних ліній, по яких можна передати як молодшу частину справжнього адреса, так і старшу його частину. Фактично мікросхеми сімейства 82802 здатні обслуговувати 22 адресні лінії, що забезпечує адресацію простору у 2<sup>22</sup> байти.
| + | |
| − | | + | |
| − | Мікросхеми [[ROM]] з підтримкою [[LPC]] мали значні переваги перед паралельними [[ROM]] насамперед завдяки збільшеній ємності та впроваджувалась на сучасних [[Системна плата|системних платах]] без [[ISA]]-[[шина|шини]]. Оскільки під'єднання як паралельних, так і [[FWH]]/[[LPC]] [[ROM]] потребує кілька десятків електричних контактів, задля економії від 2006 року на персональних платформах почав використовуватись добре відомий [[Serial Peripheral Interface Bus|SPI]]-[[інтерфейс]]. SPI-мікросхеми мають всього вісім контактів, з яких лише чотири задіяні для передачі даних.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Виробники BIOS ==
| + | |
| − | Окремо варто згадати про виробників BIOS. Найбільшого поширення набули програмні продукти компанії [http://www.phoenix.com/ Phoenix Technologies Ltd.], якими послуговується левова частка персональних комп'ютерів. Компанія продає виробникам платформ BIOS двох [[Знак для товарів і послуг|торговельних марок]]: [[PhoenixBIOS]] та [[AwardBIOS]]. Останній було долучено до кошика компанії після поглинання у вересні [[1998]] року невеличкої тайванської компанії Award Software International Ltd.
| + | |
| − | | + | |
| − | Другий по використанню — [[AMIBIOS]], розроблений компанією [http://www.ami.com/ American Megatrends Inc.]
| + | |
| − | | + | |
| − | В [[1991]] році співробітники, що покинули Phoenix Technologies, заснували нову компанію, що мала на меті розробку BIOS для мобільних платформ. Вона отримала назву [http://www.systemsoft.com/ SystemSoft Corp.] Після низки змін власників до сьогодні дійшла компанія [http://www.insydesw.com/ Insyde Software Corp.], що пропонує здебільшого для [[ноутбук]]ів та [[Кишеньковий персональний комп'ютер|кишенькових комп'ютерів]] [[InsydeBIOS]].
| + | |
| − | | + | |
| − | Існують проекти, що націлені на створення [[вільне ПЗ|вільного]] BIOS, наприклад [[coreboot]] (раніше відомий як LinuxBIOS)<ref>http://www.coreboot.org</ref>.
| + | |
| − | | + | |
| − | Також існує і безліч інших BIOS (наприклад, AST, BIOSTAR, COMPAQ, C&T, DTK, Philips, Quadtel та інші), які в основному набули поширення наприкінці 80-х, на початку 90-х років минулого століття.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Принцип роботи BIOS ==
| + | |
| − | | + | |
| − | === Старт BIOS ===
| + | |
| − | Одразу після подачі живлення центральний процесор комп'ютера починає виконувати програму BIOS, яка міститься у відповідній мікросхемі. Власне, ця стадія стосується лише завантажувальної частини BIOS, яка називається Boot-блок. Програма завантажувального блоку обчислює контрольні суми BIOS й виходячи з цього приймає рішення про доцільність подальшої роботи у звичайному режимі. Позаяк у випадку невідповідності контрольних сум приймається рішення про пошкодження програмного коду BIOS.
| + | |
| − | | + | |
| − | === Відновлення BIOS ===
| + | |
| − | При негараздах BIOS, що можуть виникнути в результаті яких-небудь дій [[користувач]]а або збою апаратури, управління передається спеціальній процедурі, на яку покладено функцію відновлення — Crisis Recovery. Ця процедура покликана в аварійному порядку прочитати з [[дискета|дискети]], інколи навіть з [[жорсткий диск|жорсткого диска]], файл BIOS, а потім записати його в мікросхему замість пошкодженого коду, тим самим відновивши стан персональної платформи до нормального.
| + | |
| − | | + | |
| − | === Початкова стадія ===
| + | |
| − | На цьому етапі виконується початкове тестування всіх вузлів та компонентів комп'ютера, яке називається [[POST]] (Power-On Self Test — самотестування після подачі живлення). Окрім цього, метою процедури POST є робота з програмними ресурсами персональної платформи: обчислення обсягу оперативної пам'яті, пошук та ініціалізація відео системи, послідовних та паралельних портів, накопичувачів на гнучких та жорстких дисках, додаткових пристроїв, що підключені до PCI та USB шин абощо.
| + | |
| − | | + | |
| − | Етапи ініціалізації та перевірки працездатності відстежуються засобами діагностики BIOS. Для цього процедури POST при переході від одного до іншого пристрою щоразу посилають у діагностичний порт (Manufacturing Test Port) спеціальні сигнали, що називаються POST-кодами. Деякі з них дублюються відповідними звуковими сигналами. В разі, коли виникають помилки, завантаження комп'ютера припиняється до усунення несправності. Про характер несправності можна зробити висновки, судячи з останнього POST-коду або звукового сигналу.
| + | |
| − | | + | |
| − | В своїй роботі процедури POST керуються налаштуванням BIOS, читаючи їх із CMOS-пам'яті<ref>Мікросхема CMOS-пам'яті (Complementary Metal Oxide Semiconductor) — це невелика, за своїм обсягом, оперативна енергозалежна пам'ять. Оскільки інформація в ній повинна зберігатися і після виключення живлення, мікросхема CMOS-пам'яті живиться від своєї власної батареї. Наявність батареї породжує свої проблеми. Після декількох років експлуатації, коли батарея не здатна забезпечити живлення мікросхеми CMOS, інформація починає втрачатися. На щастя, проблеми вирішує заміна батареї на нову.</ref> — особливого різновиду пам'яті, призначеного для зберігання апаратної конфігурації комп'ютера. Крім того, тут же знаходяться всі налаштування BIOS, які може змінювати користувач — характеристики оперативної пам'яті (таймінги), [[частота]] роботи процесора, параметри [[жорсткий диск|жорсткого диска]] і ін.
| + | |
| − | | + | |
| − | === Налаштування BIOS ===
| + | |
| − | За допомогою спеціальної підпрограми CMOS Setup користувачу трапляється нагода вказати параметри і режими функціонування окремих компонентів комп'ютера. Щоб це зробити, досить натиснути одну з наступних клавіш або їх [[Поєднання клавіш|поєднання]]: ''Delete'', ''Esc'', ''Ctrl''+''Esc'', ''Ctrl''+''Alt''+''Esc'', ''Alt''+''F2'' і ін. Комбінація клавіш для запуску [[CMOS Setup]] залежить від версії і виробника BIOS. Інколи інформація про відповідну клавішу або комбінацію клавіш виводиться на екрані.
| + | |
| − | | + | |
| − | Існує декілька зарезервованих клавіш, що дозволяють виконувати '''наперед визначене''' ([[:en:Default (computer science)|by default]]) налаштування BIOS. Такою для сучасних [[AMIBIOS]] та [[AwardBIOS]] є клавіша ''Insert'', за допомогою якої можна вибрати найбільш стабільний набір параметрів BIOS без запуску програми [[CMOS Setup]]. Інші комбінації клавіш викликають процедури оновлення BIOS: дозволяють виконати перепрограмування мікросхеми BIOS більш новою версією програмного коду тощо.
| + | |
| − | | + | |
| − | === Фінальна стадія ===
| + | |
| − | На фінальній стадії виконується те, задля чого власне й розроблявся BIOS. В наперед заданий (один і той же для всіх персональних платформ) програмний сегмент записуються процедури обробки операцій введення та виведення даних. Це дозволяє операційній системі, коли вона перейме управління від BIOS, послуговуватись бібліотеками програм в оперативній пам'яті, що вже запопадливо розміщені там.
| + | |
| − | | + | |
| − | Якби всі програми самостійно намагалися опікуватися периферійними пристроями та містили б в собі подібні інструкції, то вони працювали вельми не ефективно та займали б забагато місця. Окрім того, кожен новий пристрій потребував би повної модифікації існуючих програм. Щоб уникнути подібних проблем, велику частину роботи по обробці даних переклали на BIOS. Це, напевно, не вирішило всіх проблем, але щонайменше значно спростило їх вирішення.
| + | |
| − | | + | |
| − | Хоча сучасні операційні системи практично не використовують або взагалі не використовують можливості BIOS по обробці операцій введення-виведення, з розвитком технічного прогресу роль BIOS зовсім не зменшується. З введенням у дію стандарту ACPI одна із першочергових задач BIOS — підготовка та передача операційній системі методів керування ресурсами персональної платформи. Це додаткові можливості без яких не можливо уявити сучасний комп'ютер.
| + | |
| − | | + | |
| − | Фінальна стадія завершується завантаженням операційної системи. Управління передається програмі, що знаходиться в Boot-секторі (завантажувальному секторі) [[дискета|дискети]], [[жорсткий диск|жорсткого диска]], [[компакт-диск|компакт-диска]]) або віддаленого носія, вказаного по мережі. Далі управління беруть на себе вбудовані механізми операційної системи.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Цікаве? ==
| + | |
| − | При додаванні нового пристрою і при зміні налаштувань для існуючого на екрані [[монітор]]а після таблиці конфігурації повинен з'явитися напис виду
| + | |
| − | ''«Updating ESCD… Success»''
| + | |
| − | Це означає успішне оновлення даних у області ESCD<ref>ESCD (від англ. Extended System Configuration Data, розширені дані конфігурації) — область незалежної пам'яті для підтримки динамічної конфігурації пристроїв [[Plug and Play]]</ref>. Ця область BIOS автоматично оновлюється при зміні конфігурації без втручання користувача.
| + | |
| − | | + | |
| − | == Посилання ==
| + | |
| − | * [http://www.rom.by/ Сайт присвячений BIOS]
| + | |
| − | * [http://www.ixbt.com/mainboard/faq/biosfaq.shtml#q1/ Питання та відповіді про BIOS]
| + | |
BIOS
BIOS- це базова система введення-виведення (Base Input-Output System). Призначенням BIOS є виконання найбільш простих i універсальних послуг операційної системи, що пов’язані зi здiйсненням вводу-виводу.
Іншими словами, BIOS виконує роль "екрану" між програмами і великою різноманітністю конкретних апаратних засобів.
BIOS призначена для:
а) тестування основних компонентів ПК після включення живлення;
б) виклик блоку початкового завантаження BOOT RECORD;
в) обслуговування системних переривань нижнього рівня, тобто тих які вимагають безпосереднього керування апаратними компонентами (дисплеєм, клавіатурою, магнітними дисками, принтерами, комунікаційними каналами).
Таким чином, BIOS є програмною оболонкою навколо апаратних засобів комп'ютера, яка надає можливість іншим програмам, у тому числі й самій операційній системі, звертатися до апаратних компонент через механізм переривань. Суть механізму переривань полягає в тім, що поточна робота машини, у чому б вона не складалася, припиняється на короткий проміжок часу визначеним сигналом, що однозначно вказує на виникнення ситуації, що вимагає негайної обробки.
Очевидно, що від того, як саме настроїти BIOS той чи інший пристрій, залежить швидкодія і стабільність усієї системи в цілому. Програма Setup, доступ до якої можна одержати, натиснувши “DEL” (чи “F2”) при завантаженні, саме і дозволяє змінювати ті значення, що завантажуються в регістри різних пристроїв, насамперед чіпсета материнської плати. До речі, зберігаються вони в пам`яті, що живиться від батарейки, а пам`ять цю називають CMOS (Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor, що споживає невелику потужність у статичному режимі логіка).
Робота таких стандартних пристроїв, як клавіатура, може обслуговуватися програмами BIOS, але такими засобами неможливо забезпечити роботу з усіма можливими пристроями (у зв'язку з їх величезною різноманітністю та наявністю великої кількості різних параметрів). Але для своєї роботи програми BIOS вимагають всю інформацію про поточну конфігурацію системи. З очевидних причин цю інформацію не можна зберігати ні в оперативній пам'яті, ні в постійній.
Спеціально для цих цілей на материнській платі є мікросхема енергонезалежної пам'яті, яка по технології виготовлення називається CMOS. Від оперативної пам'яті вона відрізняється тим, що її вміст не зникає при вимкненні комп'ютера, а від постійної пам'яті вона відрізняється тим, що дані можна заносити туди і змінювати самостійно, у відповідності з тим, яке обладнання входить до складу системи. Мікросхема пам'яті CMOS постійно живиться від невеликої батарейки, що розташована на материнській платі. У цій пам'яті зберігаються дані про гнучкі та жорсткі диски, процесори і т.д. Той факт, що комп'ютер чітко відслідковує дату і час, також пов'язаний з тим, що ця інформація постійно зберігається (і обновлюється) у пам'яті CMOS. Таким чином, програми BIOS зчитують дані про склад комп'ютерної системи з мікросхеми CMOS, після чого вони можуть здійснювати звертання до жорсткого диска та інших пристроїв.
Boot Loader
Завантаження операційної системи (booting) — це багатокроковий процес запуску комп'ютера. Завантажувач операційної системи (bootloader) — це програма, для виконання завантаження операційної системи. Завантажувач операційної системи звичайно міститься у секторі завантажування.
Типи завантажень:
• Початкове завантаження (booting up) - Завантажування після того, як комп'ютер увімкнено користувачем.
• Перезавантаження (reboot) .
Функції завантажувача системи:
забезпечує необхідні засоби для діалогу з користувачем комп'ютера (наприклад, завантажувач дозволяє вибрати ядро операційної системи для завантаження);
приводить апаратуру комп’ютера в стан, необхідний для старту ядра операційної системи;
завантажує ядро операційної системи в оперативну пам'ять. Завантаження ядра операційної системи не обов’язково відбувається з жорсткого диск. Завантажувач може отримувати ядро з мережі. Ядро може зберігатися в постійній пам’яті або завантажуватися через послідовні інтерфейси;
формує параметри, що передаються ядру операційної системи (наприклад, ядру Linux передаються параметри, що вказують спосіб підключення кореневої файлової системи);
передає управління ядру операційної системи.
