BIOS


BIOS (МФА [ˈbaɪəs], отангл. BasicInput/OutputSystem[1] — «базовая системаввода-вывода»),БИОС[2], такжеБСВВ — набормикропрограмм, реализующих низкоуровневыеAPI для работы с аппаратным обеспечением компьютера, а также создающих необходимую программную среду для запускаоперационной системы уIBM PC-совместимых компьютеров. BIOS относится к системному программному обеспечению.
C начала XXI века BIOS стал постепенно заменятьсяUEFI. Однако многие производители материнских плат компьютеров, учитывая инертность основной массы потребителей, используют объединённый термин UEFI/BIOS[3], неверный с технической точки зрения, но дающий возможность понять потребителям, что речь идёт о подсистеме, аналогичной BIOS.
Термин BIOS
[править |править код]Название «BIOS» появилось потому, что инженерыIBM рассматривали прошивку как своего рода ранний вариантуровня аппаратной абстракции, и включили в неё помимопрограмм проверки аппаратуры, инициализации шин и загрузчика ОС также набор низкоуровневых драйверов для устройств материнской платы (таких как контроллер клавиатуры и НГМД), а также некоторых подключаемых устройств, вроде графических адаптеровMDPA иCGA. Предполагалось, что разработчики периферийных устройств и карт расширения также будут включать драйвера своих устройств в поставляемые с ними ПЗУ и опубликуют их программные интерфейсы, так что программистам не нужно будет обращаться непосредственно «к железу». Однако эта идея оказалась лишь частично успешной: драйвера BIOS имели весьма ограниченную функциональность, были довольно медленными в работе и имели неудобный интерфейс, поэтому большинство программистов игнорировало их и обращалось непосредственно к аппаратуре. Достаточно распространёнными оказались лишь драйвера жёстких дисков и сетевых адаптеров, реализующие стандартные протоколы обмена ATA/SCSI и т.п.
Несмотря на его широкое распространение, 100% корректно термин BIOS может употреблятьсятолько по отношению к устройствам,совместимым с персональными компьютерами фирмы IBM. Для устройств, построенных на базе иныхархитектур, используются другие термины. Например, для компьютеров архитектурыSPARC набор микропрограмм может называтьсяPROM илиBoot. У раннихApple Macintosh набор записанного в ПЗУ ПО назывался «Toolbox» и включал в себя большую часть операционной системы, а у компьютеровAmiga похожая прошивка называлась «Kickstart» и включала в себя помимо загрузчика также библиотеки GUI (Intuition), дисковую подсистему с интерфейсом командной строки (AmigaDOS) и микроядро ОС (Exec). Более того, хотя прошивки современных (начиная с конца 2000-х) материнских плат IBM PC-совместимых компьютеров и поддерживают стандарт BIOS, фактически они отвечают стандартуUEFI, и делают это в особом режиме совместимости.
BIOS материнской платы
[править |править код]
Назначение BIOS:
- проверка работоспособности оборудования, в том числе обращение кS.M.A.R.T.➤;
- загрузкаоперационной системы (ОС)➤;
- предоставление API для работы с оборудованием➤;
- настройка оборудования➤.
Начальная загрузка компьютера
[править |править код]После включения процессор читает код BIOS из ПЗУ, записывает его вОЗУ (оперативную память) и передаёт управление коду BIOS.
Затем код BIOS[источник не указан 3501 день]:
- выполняет тестирование оборудования компьютера (см.POST,англ. power-onself-test);
- читает настройки из энергонезависимого ПЗУ;
- применяет настройки;
- ищет и загружает в оперативную память код загрузчика;
- передаёт управление загрузчику.
Таким образом BIOS обеспечиваетначальную загрузку.
В дальнейшем загрузчик ищет и загружает в память код операционной системы и передаёт ему управление.
BIOS реализует API для работы с внутренними ивнешними устройствами компьютера. Загрузчик и сама ОС используют это API для работы с оборудованием до тех пор, пока не загрузят собственныедрайверы.
В настоящее время компанияIntel на новых материнских платах предлагает использоватьextensiblefirmwareinterface (UEFI) вместо BIOS.
Инициализация и проверка работоспособности аппаратуры
[править |править код]Бо́льшую часть кода BIOS составляют микропрограммы, предназначенные для инициализации контроллеров, расположенных на материнской плате, и устройств, подключённых к материнской плате (которые, в свою очередь, могут иметь контроллеры с собственными BIOS).
Сразу после включения питания компьютера процессор читает код BIOS изEEPROM, записывает код BIOS в память и передаёт ему управление. Первым делом код BIOS начинает проверку аппаратного обеспечения компьютера — POST (англ. power-onself-test). В ходе POST код BIOS проверяет работоспособность контроллеров, расположенных на материнской плате, задаёт низкоуровневые параметры их работы (например, частоту шины и параметры центрального микропроцессора, контроллера оперативной памяти, контроллеровFSB,AGP,PCI,USB).
Если во время POST случится сбой, код BIOS может выдать информацию, позволяющую выявить причину сбоя. Кроме вывода сообщения намонитор (а также в случаях, если нет возможности вывести сообщение на монитор), используется звуковой сигнал, воспроизводимый при помощивстроенного динамика (спикера). Звуковые сигналы по высоте тона, продолжительности и комбинациям могут различаться в зависимости от производителя и версии BIOS.
См. также:
Загрузкаоперационной системы
[править |править код]Если POST выполнен без ошибок, код BIOS начнёт поиск кода загрузчика ОС. Поиск выполняется на доступных и разрешённых в настройках носителях:
- вглавной загрузочной записи (англ. master boot record,MBR) на встроенном носителе;
- на съёмных носителях;
- всети с использованием технологииPXE (см. также «тонкий клиент»).
Код BIOS загрузит код загрузчика ОС в память и передаст ему управление.
Загрузчик ОС и сама ОС по ходу работы могут изменять большинство настроек, установленных кодом BIOS.
Некоторые реализации BIOS поддерживают загрузку через интерфейсы, изначально для этого не предназначенные (USB иIEEE 1394).
Утилиты, доступные без загрузки ОС
[править |править код]Старые компьютеры семействаIBM PC/XT не имели полноценной операционной системы (либо её загрузка не была необходима пользователю), вызывали встроенный интерпретатор языкаBASIC (который выполнял роль простейшей ОС).
Некоторые BIOS предоставляют дополнительную функциональность[источник не указан 1139 дней]:
- воспроизведениеаудио-CD илиDVD-дисков;
- обновление кода BIOS с внешних носителей;
- использование простыхбраузеров.
Примитивное API
[править |править код]IBM-совместимые компьютеры изначально конструировались так, чтобы предоставить возможность расширения. По этой причине работа с дисками и экраном выполнялась через функции BIOS — при появлении нового оборудования переписывается BIOS, а программы продолжают работать, как и раньше[4]. Ранее для этого использовалисьпорты ввода-вывода и блоки памяти.
Код BIOS предоставляет несколько интерфейсов, упрощающих составление программ, — например, функции для работы с экраном в телетайпном режиме[4][5], функции для сканированияклавиатуры[4][6][7]. Эти API позволяют работать с оборудованием на низком уровне, поэтому в названии «BIOS» присутствует слово «базовый».
Функции BIOS используются простейшими ОС (такими, какDOS). Современные ОС, такие какLinux иWindows, пользуются функциями BIOS только в момент загрузки и в «аварийных» режимах — после загрузки они используют свои драйверы, а не BIOS.
С развитием компьютерных систем в коде BIOS продолжали использоваться устаревшие технологии: прежде всего «реальный режим» работы процессора.
Для замены BIOS рядом производителей вычислительных систем (Unified EFI Forum, UEFI) предложена и внедряется технологияEFI.
Настройка оборудования с помощью меню
[править |править код]Чтобы позволить пользователям менять настройки оборудования, код BIOS, как правило, реализует экранное меню.

Открыть меню BIOS (англ. BIOS setup) можно, если во время POST нажать определённую клавишу. Часто[источник не указан 1139 дней] используются клавишиDel,F2,F10,Esc иF8.
Некоторые возможности меню:
- настройка даты и времени длясистемных часов;
- настройка периферии, не приспособленной к работе в режиме «Plug and Play»:жёстких дисков, выпущенных в начале 1990-х годов и работающих в режиме адресацииCHS;COM- иLPT-портов;
- разгон и «антиразгон» аппаратуры;
- включение и выключение периферии, встроенной в материнскую плату: USB-, COM- и LPT-портов, встроенного видео-, сетевого илизвукового адаптера;
- ускорение POST путём отключения некоторых тестов;
- активация обходных ветвей для известных ошибок ОС. Например, еслиWindows 95 отказывается загружаться на машине безфлоппи-дисковода, BIOS может перенаправить векторыIRQ так, чтобы ОС поняла, что дисковода нет[8]. Если неудачно написанный драйвер не работает с жёсткими дисками, подключёнными через интерфейсSerialATA, BIOS можетэмулировать интерфейсATA;
- порядок носителей, с которых выполняется загрузка компьютера.

Сами состояния настроек не находятся непосредственно в микросхеме ПЗУ BIOS-а. Они записываются вэнергонезависимое ОЗУ (NVRAM), физически находящееся в другой микросхеме (очень часто — в ячейках памятиюжного моста). В выключенном состоянии компьютера питание ячеек NVRAM осуществляется от собственного источника, в качестве которого очень часто используютсялитиевые элементыCR2032 и подобные (одновременно использующиеся для резервного питания встроенных аппаратных системных часов). Настройки можно сбрасывать в заводское состояние программно (выбором пункта меню, нажатием клавиши во время POST) и аппаратно (переключением перемычки, нажатием специальной кнопки, снятием батарейки NVRAM).

Информация о назначении пунктов меню BIOS и о сбросе настроек в первоначальное состояние указывается в инструкциях к материнским платам[9][10]. Инструкции поставляются в комплекте с материнскими платами и могут быть скачаны с сайта производителя платы.
Лицензия на ПО
[править |править код]Бывает, что лицензия на программное обеспечение привязана к аппаратуре, такое ПО традиционно дешевле обычного «коробочного». С выходом ОСWindows Vista производители компьютеров стали внедрять в BIOS таблицу SLIC («ACPI_SLIC table», SLIC — аббревиатура отангл. softwarelicensing description table). В таблице SLIC хранится информация о лицензировании ПО. Таблица SLIC являетсяпервым из трёх компонентов, созданных для OEM-активации ОСWindows без доступа к сетиИнтернет.
Windows при установке проверяет наличие в BIOS таблицы SLIC, ищет в таблице SLIC код продукта OEM ицифровой сертификат OEM для выполнения активации.
Код продукта OEM (OEM SLP илиsystemlockedpre-installation[англ.]) — специальный 25‑значный ключ‑лицензия. Выдаётся только крупным производителям комплектующих. Являетсявторым компонентом OEM-активации в режиме offline.
Цифровой сертификат OEM (OEM certificate) — файл в форматеXML с расширением*.xrm-ms. Выдаётся фирмой Microsoft каждому крупному производителю ПК. Являетсятретьим компонентом OEM-активации в режиме offline.
Для активации Windows использует определённый алгоритм. Этот алгоритм проверяет все три компонента и в случае успеха автоматически активирует Windows.
Производители
[править |править код]Основные производители BIOS[источник не указан 1139 дней]:
- American Megatrends, Inc. (AMI);
- Award Software[англ.];
- Phoenix Technologies[англ.].
- Microid Research
Примечания
[править |править код]- ↑BIOS definition and meaning (англ.). Collins English Dictionary. Дата обращения: 12 марта 2017. Архивировано 13 марта 2017 года.
- ↑Воройский Ф. С. Информатика. Энциклопедический систематизированный словарь-справочник. —М.: Физматлит, 2006. — С. 191. — 945 с.
- ↑Asustech PRIME Z590-P — материнская плата
- ↑123Norton, 1984.
- ↑Norton, 1985, p. 90,172−185.
- ↑Гук, 2006, с. 160—161.
- ↑Norton, 1985, p. 203−206.
- ↑Tech ARP — Report No FDD For Win95 . Дата обращения: 5 января 2012. Архивировано 28 января 2012 года.
- ↑Глоссарий настроек Intel BIOS — по меню (недоступная ссылка) (англ.)
- ↑Глоссарий настроек Intel BIOS — в алфавитном порядке (недоступная ссылка) (англ.)
Литература
[править |править код]- Степаненко О. С. Настройка персонального компьютера. Установки BIOS. Самоучитель. — 2-е изд. —М.:«Диалектика», 2007. — С. 480. —ISBN 978-5-8459-1231-2.
- Скотт Мюллер. Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17-е изд. —М.:«Вильямс», 2007. — С. 443–498. —ISBN 0-7897-3404-4.
- Евгений Панкратов. Операционная система MS-DOS 6.22: Справочное пособие. — 2-е изд. —М.: Познавательная книга плюс, 2002. — С. 224. —ISBN 5-8321-0305-1.
- Михаил Гук. Глава 5. Организация ввода-вывода и BIOS // Аппаратные средства IBM PC. — 3-е. —СПб.: Питер, 2006. — С. 147−182. — 1072 с. —5000 экз. —ISBN 5-469-01182-8.
- Нортон П. Программно-аппаратная организация компьютера IBM PC = Inside the IBM PC. Access to advanced features and programming. — Prentice-Hall Publishing Comp., 1984.
- Peter Norton. The Peter Norton Programmer's guide to the IBM PC. — Microsoft press, 1985. —ISBN 0-914845-46-2.
Ссылки
[править |править код]- Википедия:Cite web (не указан язык)
- Википедия:Статьи с нерабочими ссылками
- Википедия:Статьи с разделами без ссылок на источники с ноября 2014 года
- Википедия:Статьи без источников (тип: программное обеспечение)
- Википедия:Нет источников с июля 2016
- Википедия:Статьи с утверждениями без источников более 14 дней
- Википедия:Нет источников с января 2023
- Википедия:Статьи с неэнциклопедическим содержанием с января 2023 года
- Википедия:Статьи с неэнциклопедическим содержанием
- Википедия:Статьи с шаблонами недостатков по алфавиту
- Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN