Базовая система ввода-вывода (BIOS)

Управление функционированием компьютера

Управление функционированием компьютера выполняет операционная система. Однако, на компьютере с одним и тем же оборудованием, включая материнскую плату, можно установить разные операционные системы, например, одно из версий Windows или Unix (Linux). Кроме того, в современных компьютерах операционная система может находиться не только на жестких дисках, но и на оптических дисках или устройствах внешней флэш-памяти.

Поэтому в компьютере необходима программа-посредник, которая при включении компьютера обеспечивает взаимодействие между аппаратурой и операционной системой. Эта программа в IBM-совместимых компьютерах называется базовой системой ввода-вывода – BIOS (Basic Input/Output System) и размещается в отдельном модуле на материнской плате. Все устройства компьютера также имеют свои BIOS, которые, в свою очередь, служат интерфейсом между BIOS компьютера и соответствующим устройством.

Базовая система ввода-вывода – BIOS (Basic Input/Output System) компьютера является программой, которая служит интерфейсом между аппаратным обеспечением компьютера и операционной системой. В современных компьютерах устройства также имеют свои BIOS, которые, в свою очередь, служат интерфейсом между BIOS компьютера и соответствующим устройством.

Программа BIOS компьютера содержит следующие компоненты:

· программу первоначальной загрузки;

· тестовую программу проверки системы POST (Power On Self Test – самотестирование при включении);

· программу конфигурации компьютера CMOS Setup;

· драйверы устройств, контроллеры которых установлены на материнской плате.

При включении компьютера выполняются следующие основные шаги:

1. Процессор ищет в BIOS программу запуска (ее адрес задается в ячейке FFFF0h BIOS) и запускает ее.

2. Программа запуска выполняет программу POST, которая проверяет наличие устройств, необходимых для нормального функционирования компьютера (оперативной памяти, видеосистемы, клавиатуры, жестких дисков), и выполняет их тестирование. Если какое-либо устройство отсутствует или не распознается (например, из-за неисправности этого устройства), то выдается, с помощью динамика компьютера, сообщение об ошибке – звуковой сигнал или сигналы. Количество и продолжительность звуковых сигналов определяют причину ошибки (эти параметры приводятся в описании материнской платы). В случае фатальной ошибки выполнение программы запуска прекращается.

3. Программа POST обращается к драйверу видеокарты в BIOS компьютера, который, в свою очередь, обращается к BIOS видеокарты. Если найдена видеосистема, сообщения программы POST выдаются на дисплей.

4. Аналогичным образом программа POST обращается к BIOS других устройств, а затем выполняет тестирование памяти и определение подключенных устройств и выводит сведения об устройствах на дисплей, после чего передает управление программе запуска

5. Программа запуска ищет в памяти BIOS устройство, с которого будет загружаться операционная система (жесткий диск, оптический диск или внешняя флэш-память) и передает управление программе запуска конкретной ОС.

Во время выполнения программы POST можно запустить программу CMOS Setup, нажав определенную клавишу или сочетание клавиш. Обычно это клавиша Delete (Del), но могут использоваться и другие клавиши (они описываются в документации по материнской плате).

Программа CMOS Setup функционирует в полноэкранном текстовом режиме под управлением меню и позволяет просмотреть и/или изменить текущую конфигурацию компьютера. Каждая модель BIOS используют свою программу CMOS Setup, однако эти программы имеют много общего. В большинстве случаев нет необходимости переконфигурировать систему при подключении или отключении устройств, так как в этих случаях с помощью BIOS компьютера и BIOS устройств производится автоматическая настройка на оптимальные значения параметров функционирования компьютера. Поэтому программа CMOS Setup обычно используется при установке материнской платы или при инсталляции операционной системы (в этом случае в качестве загрузочного устройства указывается оптический дисковод). В обычном режиме работы компьютера операционная система загружается с жесткого диска. Практически все параметры конфигурации (их несколько десятков) имеют значения по умолчанию, и менять их значения нужно только в случае крайней необходимости.

В первых IBM-совместимых компьютерах программа BIOS размещалась в модуле памяти, реализованной с помощью с помощью одной из рассматриваемых ниже типов постоянной памяти (ROM или PROM). Эта память является энергонезависимой, т.е. ее содержимое сохраняется при выключении компьютера, однако доступно только для чтения. Поскольку данные о конфигурации компьютера могут быть изменены, они хранились в отдельном модуле памяти, реализованной с использованием логики CMOS. Эта память является энергозависимой, т.е. ее содержимое теряется при выключении электропитания, поэтому сохранение данных поддерживалось аккумуляторной батареей.

Современные BIOS реализованы на базе рассматриваемой ниже флэш-памяти, которая также является энергонезависимой, но позволяет изменить содержимое памяти при изменении версии BIOS или конфигурации компьютера. Для сохранения содержимого памяти в этом случае батарейка не нужна, однако она используется для отслеживания даты и времени, которые изменяются и при выключенном компьютере.