Основное назначение, принципы работы и классификация

Основное назначение, принципы работы и классификация

BIOS (Basic Input-Output System) – базовая система ввода/вывода. Все системные платы содержат небольшой блок постоянного запоминающего устройства (ROM), который отделен от основной системной памяти, используемой для загрузки и выполнения программного обеспечения. ROM содержит BIOS ПК. Это дает два преимущества: программы и данные в ROM BIOS не должны перезагружаться каждый раз при запуске компьютера, и они не могут быть разрушены ошибками в приложениях, которые пытаются записать информацию в «неправильную» часть памяти. По существу, BIOS является неким промежуточным слоем (интерфейсом) между программной и аппаратной частями компьютерной системы.

BIOS включает несколько отдельных подпрограмм, обслуживая различные функции. Первая часть выполняется при включении машины. Компьютер инспектируется, чтобы определить, какие аппаратные средства присоединены, и затем проводятся некоторые простые тесты, чтобы зафиксировать, что все функционирует. Когда все тесты пройдены, ROM пытается определять, с какого устройства будет загружаться ОС машины.

BIOS имеют различные контроллеры, видеоплаты, дисководы, модемы, сканеры и другие внутренние и периферийные устройства компьютера. Это так называемые BIOS адаптеров, которые загружаются при запуске системы. Но наиболее важной в компьютере является системная BIOS, в которой находится всё основное системное программное обеспечение компьютера и в функции которой входят:

· тестирование компьютера при включении питания с помощью специальных тестовых программ;

· поиск и подключение к системе других BIOS, расположенных на платах расширения;

· распределение ресурсов между компонентами компьютера.

Схемотехническое воплощение:

Рис. 1 Схема

История развития BIOS

Микросхем BIOS существует всего четыре типа: ROM (Read Only Memory) или ПЗУ, PROM (Programmable ROM) или ППЗУ (программируемое ПЗУ), EPROM (Erasable PROM) или СППЗУ (Стираемое ППЗУ), EEPROM (Electrically EPROM) или ЭСППЗУ (электронно-стираемое ППЗУ), второе название – flash ROM. Именно в таком порядке, как перечислено, они и были разработаны. Самые первые ПЗУ, как понятно из названия, были неперезаписываемые и представляли собой матрицу с выжженным программным кодом. Такой тип BIOS просуществовал очень недолго. Первое ППЗУ было создано в конце 1970-х годов фирмой Texas Instruments. Его емкость составляла 2 Мбит и оно было выполнено в виде микросхемы с возможностью лишь однократной записи. Несколько позже на смену ППЗУ пришла EPROM и код Базовой Системы Ввода/Вывода стали записывать в перезаписываемую EPROM (Erasable PROM, стираемую программируемую память только для чтения). Достаточно привычный тип микросхем BIOS’ов, а именно EEPROM получили широкое распространение только в 1994 году. Такие микросхемы могут быть перезаписаны с помощью специальных программ прямо на компьютере. Запись новой версии BIOS обычно называется «перепрошивкой». Эта операция может понадобиться, чтобы добавить в код BIOS новые функции, исправить ошибки или заменить поврежденный код BIOS.

В настоящее время среди разработчиков BIOS для персональных компьютеров наиболее известны три фирмы. Во-первых, это American Megatrends, Inc. Было время, когда BIOS разработки этой фирмы (AMI BIOS) стояли практически на всех компьютерах. Затем постепенно их вытеснили BIOS производства Award Software, Inc. Но в последнее время ситуация изменилась и AMI BIOS снова завоевал заслуженную популярность у производителей. Его используют такие известные производители материнских плат, как ASUS, Gigabyte, MSI, ESC и другие. Второй по алфавиту идет фирма Intel. Некоторое время назад на своих материнских платах она использовала модифицированный BIOS производства American Megatrends, Inc. — он так и назывался Intel/AMI BIOS. Сейчас, после существенной переработки, упоминание о American Megatrends, Inc. исчезло и на современных материнских платах используется уже собственный Intel BIOS, но в отличие от других компаний-разработчиков BIOS, Intel использует свои наработки только на собственных материнских платах. И, наконец, третий весьма влиятельный производитель этого рынка - Phoenix Technologies. До поглощения Award Software, Inc. (во времена процессоров Pentium — Pentium II) Phoenix BIOS не был особо популярен у производителей материнских плат, а вот Award BIOS самостоятельной тогда Award Software, Inc. использовался на подавляющем большинстве компьютеров. Так что приобретение Award Software, Inc. позволило Phoenix Technologies существенно расширить занимаемую долю рынка, и сейчас BIOS Phoenix Technologies (торговые марки — Award BIOS, Phoenix Award BIOS, Phoenix Award Workstation BIOS) используются практически всеми производителями материнских плат. Он даже более популярен, чем AMI BIOS.

В начале 2000г. компания Intel объявила, что собирается заменить BIOS выпуском первой версии EFI (extensible firmware interface). В сущности, EFI – «мини-ОС» с собственными правами, способная работать с сетями, графикой, клавиатурой и памятью. Эта система предусматривает загрузку с Flash ROM, как и BIOS, но, загрузившись в EFI, можно будет протестировать систему на работоспособность, зайти в Интернет без загрузки основной операционной системы. Это новый стандарт для архитектуры, интерфейса и услуг марки встроенного программного обеспечения ПК, но на данный момент у этой системы еще много недостатков и недоработок.

Понятие CMOS

Системные платы включают отдельный блок оперативной памяти, основанный на схеме малой мощности CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor RAM), который сохраняется действующим с помощью батареи даже после отключения питания ПК и располагается в контроллере периферии. Он используется, чтобы сохранять основную информацию о конфигурации ПК: номера и тип жестких дисков, объем памяти, какой вид и т. д. Это можно вводить вручную, но современные BIOS автоконфигурирования делают многое из этой работы, и в CMOS сохраняются более важные параметры настройки типа выбора периода регенерации динамической оперативной памяти. В момент запуска компьютера BIOS считывает содержимое памяти CMOS в оперативную память компьютера, а также содержит программу настройки параметров системы (CMOS Setup), посредством которой можно изменить содержимое памяти CMOS. Другие важные данные, сохраняемые в CMOS, - время и дата, которые модифицируются часами реального времени (RTC – real time clock).

Понятие интерфейса BIOS

Чтобы войти в BIOS Setup. Нужно вовремя процедуры первоначального тестирования компьютера нажать определенную клавишу или их комбинацию. Наиболее часто используется Delete, реже F1 или F2; есть и другие варианты.

Интерфейс - совокупность средств и методов взаимодействия между элементами системы. BIOS представляет собой интерфейс между аппаратным обеспечением и операционной системой.

Как правило, программа BIOS Setup имеет текстовый интерфейс и управляется с помощью клавиатуры. В главном окне BIOS Setup присутствует меню со списком основных разделов программы Setup. Главное меню BIOS Setup обычно расположено в два столбца, этот вариант используется в различных версиях AwardBIOS и AMIBIOS. Подобный интерфейс применяется в системных платах большинства производителей: Gigabyte, MSI, Foxconn, ECS, Abit и многих других. Другой распространенный вариант интерфейса BIOS Setup - со строкой меню в верхней части экрана. Такой интерфейс используется в PhoenixBIOS, Intel ВIOS, а также в некоторых версиях Award ВIOS и AMIВIOS. Этот вариант интерфейса используется в системных платах производства ASUS, AsRock, Intel и некоторых других.

Назначение POST

POST (Power On Self Test) - самотестирование процессора, модулей оперативной памяти, набора микросхем, дисководов, клавиатуры и других жизненно важных компонентов компьютерной системы при включении её электропитания.

POST - программа, расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает устройства и готовит их к работе. Если во время самотестирования будет обнаружена неисправность оборудования, то процедура POSTбудет остановлена с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала. Если же все проверки прошли успешно, самотестирование завершается вызовом встроенной подпрограммы для загрузки операционной системы.

Процесс самопроверки включает:

· проверка программы BIOS;

· обнаружение и инициализацию основных системных шин и устройств, а также выполнение программ заложенных в устройства и обеспечивающих их самоинициализацию;

· определение размера оперативной памяти и тестирования первых 64 килобайт.