Что такое BIOS


BIOS (Basic Input/Output System) - базовая система ввода/вывода, включающая в себя обширный набор программ, благодаря которым операционная система и программы запущенные под управлением этой ОС могут взаимодействовать с устройствами, подключенными к компьютеру, а также со всеми внутренними компонентами.

BIOS можно рассматривать как составную часть аппаратных средств компьютера и как часть программного модуля операционной системы.

Практически все видеоплаты и платы контроллеров накопителей (IDE, SCSI) имеют собственные BIOS, как правило, дополняющие системную BIOS, расположенную на материнской плате. Вызов программ BIOS осуществляется через программные или аппаратные прерывания.

BIOS хранится в энергонезависимой памяти компьютера и начинает работать сразу же после включения или перезагрузки системы. BIOS отвечает за инициализацию всей системы. Этот процесс называют тестированием при включении (или POST).

Помимо процедуры POST, BIOS отвечает за первоначальное обращение к операционной системе и предоставление ей всех необходимых сервисов.


Роль BIOS в работе компьютера
Основная роль BIOS — создание впечатления интеллектуальности персонального компьютера, его самостоятельности, независимости от воли пользователя.

Наиболее значимыми функциями BIOS является:

  • инициализация устройств после включения питания;
  • проверка работоспособности "жизненно важных" компонентов ПК;
  • распределение ресурсов, таких как прерывания, области оперативной памяти и каналы DMA;
  • "посреднические" услуги между аппаратным обеспечением и пользовательскими программами.


Разновидности BIOS

BIOS материнской платы. Это всего лишь одна из разновидностей BIOS. Ведь поддержка новейших моделей процессоров, жестких дисков повышенного объема и другие возможности появляются именно после обновления BIOS материнской платы. Однако нельзя забывать и про компоненты компьютера, такие как видеоплаты, модем, различные контроллеры, привод CD-RW, которые также развиваются и с их развитием изменяется и функциональность этих устройств.

BIOS плат расширения. Наиболее часто "прошиваемые" платы расширения: видеоплаты и модемы. Разные контроллеры (IDE, RAID, SCSI), звуковые платы и иные платы подвергаются этому гораздо реже. Можно, конечно, обновить BIOS платы расширения при помощи только одного программного обеспечения лишь в одном случае — если используется микросхема FLASH памяти. В остальных случаях обновление возможно только на специальном оборудовании.

Микропрограммы модема реализуют все современные протоколы передачи данных, и обеспечивают надежную коррекцию ошибок. Благодаря этим программам модем в режиме реального времени способен оценивать показатели состояния телефонной линии и интеллектуально принимать решение
о собственном поведении. Помимо всех перечисленных возможностей встроенное программное обеспечение позволяет использовать модем в качестве телефона, факсимильного аппарата, автоматического определителя номера и иных устройств, обычно подключаемых к телефонной линии.

При помощи "прошивки" видеоплаты можно ускорить работу с графикой, указав увеличенные частоты видеопроцессора или видеопамяти или даже обоих компонентов. Можно вместо стандартных шрифтов "прошить" национальные шрифты, например, с поддержкой кириллицы. В случае с видеоплатами на чипе от NVIDIA решится проблема с некорректной поддержкой русских символов в окне эмуляции MS-DOS.

BIOS иных устройств. Подавляющая часть компонентов персонального компьютера и тем более — внешние устройства, способные работать самостоятельно, содержат ряд программ, которые управляют всеми процессами, происходящими внутри них. Такими устройствами являются видеоплата, модем, привод CD-ROM, цифровые фотокамеры и т. д.

Например, обновление прошивки может улучшить совместимость привода с CD-R и CD-RW дисками, предназначенными для записи на высоких скоростях, позволяет изменить значения скорости, устанавливаемые "по умолчанию" при чтении разных форматов дисков.

Даже весьма известный и почитаемый производитель допускает ошибки. Речь идет о том, насколько быстро и корректно он исправляет допущенные промахи.


Логическая структура BIOS

Программное обеспечение, встроенное в устройства можно разделить на категории (уровни). При включении электропитания последовательно один за другим выполняется несколько уровней подпрограмм. Каждый из этих уровней в некоторой степени обособлен, что позволяет достичь определенной независимости и в результате стабильности работы всей системы в целом.

Первый уровень представляет собой набор подпрограмм, необходимых для запуска устройства (инициализации), в процессе которого проверяются такие параметры как

  • работа тактовых генераторов;
  • уровни рабочих напряжений;
  • температура;
  • прочее.


В результате определяется возможность работы инициализируемого устройства, после чего активизируется очередной уровень программного обеспечения.

Первый уровень является "неприкосновенным" — в результате порчи информации в области размещения подпрограмм, относящихся к нему, помочь сможет только замена микросхемы постоянной памяти или ее "прошивка" на специальном программаторе. Во время обновления BIOS пользователем данный уровень обычно не затрагивается, т. к. производитель вносит изменения в область более высоких уровней.

На первом этапе инициализации практически любое устройство (материнская плата или контроллер SCSI) не проявляет абсолютно никаких "признаков жизни".

Второй уровень подпрограмм предоставляет сервисные услуги по диагностике, а иногда даже по устранению различных неполадок. На данном этапе осуществляется окончательная инициализация устройства и вывод результатов самодиагностики, что выражается в выводе звуковых сигналов на системный динамик, сообщений на экран монитора или определенных кодов на дисплей диагностического устройства.

По сути, все программное обеспечение, записанное в микросхеме BIOS, является не более чем архивом в формате LHA. Именно поэтому попытки дизассемблировать ее содержимое так часто оказывается неудачным, т.к. для начала нужно осуществить распаковку содержимого. Внутри архива обычно содержатся следующие файлы:

  • original.tmp — непосредственно набор подпрограмм, составляющих основу BIOS;
  • awardext.rom — подпрограммы, ответственные за вывод таблицы, из которой при загрузке компьютера можно получить информацию о текущей конфигурации ПК;
  • awardepa.bin — логотип Energy Star, выводимый в момент запуска компьютера в верхнем правом углу экрана монитора, может иметь название logo.bin и т. п.;
  • cpucode.bin — таблица микрокодов для процессоров Intel;
  • acpitbl.bin — набор подпрограмм поддержки ACPI;
  • vga.rom — набор подпрограмм (видео-BIOS), необходимых для работы интегрированного видео.


В BIOS имеется определенная область, в которой записаны программы в несжатом виде, в их обязанность входит:

  • первичная проверка и инициализация компонентов материнской платы;
  • распаковка основного набора подпрограмм;
  • запуск основного набора программ.


Эта область чаше всего называется

  • BOOTBLOCK


Помимо всего прочего подпрограммы из данной области BIOS обладают возможностью ее аварийного восстановления.


Физическая структура BIOS

Расположение на плате
Физически BIOS — это набор микросхем постоянной памяти (ROM, Read Only Memory — Только для чтения), расположенных на материнской плате. Поэтому микросхему иногда называют ROM BIOS. Заглянув под крышку системного блока можно увидеть большую микросхему (с 28-ю или 32-я контактами) на панельке с голографической наклейкой и надписью-логотипом, означающим производителя BIOS. Рядом обязательно будет находиться круглый ("таблеточный") аккумулятор, питающий микросхему CMOS. Емкость микросхемы может быть различной.

BIOS na plate

По началу BIOS записывалась в обычные микросхемы ПЗУ путем пережигания перемычек. Затем появились микросхемы с ультрафиолетовым стиранием, позволяющие производить многократную перезапись информации.

Однако они имели недостаток. Для перезаписи было необходимо наличие специального устройства — программатора. Появившаяся не так давно технология Flash-памяти позволяет перезаписывать содержимое микросхемы при наличии фактически только одного программного обеспечения. А сама информация в BIOS на основе Flash-памяти может быть в любой момент изменена с помощью специальной программы.

В последнее время производители практически всех материнских плат устанавливают на системной плате микросхемы Flash BIOS. Благодаря этому упростился процесс обновления версии BIOS и он стал доступен обычному пользователю.

Для сохранения информации после выключения питания в микросхеме CMOS-памяти используется никель-кадмиевый аккумулятор, который размешается в непосредственной близости от микросхемы CMOS.

Batareya BIOS

Во время работы компьютера он постоянно подзаряжается. Срок работы такого аккумулятора обычно составляет 10 лет. За это время компьютер морально устаревает, а необходимость замены питающего элемента теряет смысл. При некоторых технологиях производства микросхем CMOS элемент питания встраивается прямо внутрь микросхемы. В этом случае при разрядке аккумулятора она подлежит замене. Однако в большинстве случаев замене подлежит вся материнская плата.

Среди программ, содержащихся в BIOS, имеется программа настройки параметров CMOS Setup Utility, позволяющая изменять данные, хранящиеся в памяти CMOS, с помощью системы меню.

Для быстрого восстановления содержимого BIOS после воздействия вирусов, а также после неудачного обновления версии, компания Gigabyte предложила технологию Dual BIOS. При этом на материнской плате устанавливается две микросхемы Flash BIOS, содержимое которых может быть изменено программными средствами. При нормальной работе используется только одна микросхема, в аварийном случае, когда в контрольной сумме основной BIOS найдена ошибка, для загрузки используется вторая микросхема. Первая микросхема называется Main BIOS, а вторая — Backup BIOS. Выбор микросхемы, из которой будет считываться программный код BIOS, обычно определяется при помощи специальных перемычек.