BIOS – система ввода вывода использующаяся более 14 лет!

После включения компьютера BIOS за несколько секунд выполняет проверку практически всех компонентов системы. Мы расскажем, что происходит на каждом ее этапе и как можно ускорить работу компьютера, изменив некоторые базовые настройки.

после включения системного блока его динамик издает короткий звуковой сигнал, и через мгновение начинается загрузка ОС. Но немногие знают о том, какие операции выполняются в течение нескольких секунд до того, как раздастся этот звук: система питания, центральный процессор, оперативная память, разъемы для подключения жесткого диска, контроллеры и материнская плата — все эти компоненты проверяются базовой системой ввода/вывода, она же BIOS (Basic Input-Output System). Шаг за шагом мы расска­жем о том, что именно тестируется перед началом загрузки ОС.

BIOS в своем нынешнем виде существует уже около 15 лет, и до сих пор ее работа не вызывает нареканий. Тем не менее у этой системы уже есть преемник — EFI (Extensible Firmware Interface). Данный интерфейс поддерживает 64-битные системы, благодаря чему совместим и с компьютерами следующего поколения. Кроме того, обладающий графической оболочкой EFI обеспечивает возможность более простого конфигурирования ПК. Однако до сих пор эта новая технология проверки встречается только на компьютерах Macintosh и лишь немногих обычных ПК. Поэтому мы решили познакомить вас со схемой работы привычной всем BIOS — системы, использующейся в более чем 90% всех машин.

включения питания ПК к работе приступает первая составляющая BIOS — программа самотестирования POST (Power On Self Test). Она проверяет корректность функционирования основных аппаратных компонентов ПК. После этого BIOS инициализирует чипсет компьютера.

Сначала система выполняет сброс центрального процессора, запрещая линии немаскируемых прерываний в нем (Non-Maskable Interrupt).

Почти одновременно с этим, как только поступает напряжение, выполняется аналогичная процедура для клавиатурного контроллера. На этапе Reset Determination (определение способа) BIOS проверяет, можно ли ограничиться только программным сбросом. Для этого считываются соответствующие биты в контроллере клавиатуры.   Преимущество   программного сброса заключается в том, что он выполняется на несколько миллисекунд быстрее.

Теперь BIOS осуществляет самопроверку, выполняя подсчет контроль­ной суммы на основе всех битов микросхемы своего ПЗУ. В сумме с определенной заданной величиной должно получиться значение «00».

Далее компьютер посылает кон­троллеру клавиатуры команду, кото­рая вызывает выполнение следующе­го теста и выделяет буфер для про­граммных команд. В этот буфер BIOS записывает командный байт, проверяя таким образом встроенный контроллер клавиатуры.

выполняется проверка CMOS-чипа (Complementary Metal Oxide Semiconductor), в котором хранятся пользовательские настройки BIOS. Эти конфигурационные файлы считываются при каждом запуске системы. Сохранность данных и настроек в чипе зависит от того, подключена ли питающая его батарея.

Система тестирует также контрольную сумму микросхемы CMOS.Эта операция нацелена прежде всего на выявление неисправности батареи: при длительном сроке службы она будет не в состоянии обеспечить определенные компоненты микросхемы достаточным напряжением. Первые признаки неисправности — сброс пользовательских настроек BIOS и системного времени.

Затем POST тестирует работоспособность таймера, отвечающего за кор­ректное распределение аппаратных прерываний (IRQ, Interrupt Request). Запрос на такое действие — команда, посылаемая процессору жестким диском или видеоплатой с целью оповестить CPU о наличии данных, подлежащих обработке.  При этом с момента поступления запроса до начала обра­ботки данных проходит определенный промежуток времени, который назы­вается задержкой прерывания.

После этого BIOS готовит к работе таблицу векторов прерываний и загружает пользовательские настройки в память CMOS. Запросы на прерывание вначале обрабатываются программируемым контроллером прерывания, который затем передает их процессору. CPU останавливает выполнение текущей команды и в ответ направляет сигнал подтверждения.

Процессор считывает из контроллера номер соответствующего прерывания (вектора) и использует его в качестве индекса в таблице. В ней содержатся инструкции, предусмотренные для каждого отдельного прерывания, — например, определенное действие по обслуживанию какого либо устройства.

Поскольку количество свободных прерываний в системе ограничено, в современном компьютере не­сколько устройств располагаются на одной линии прерывания (Inter­rupt Sharing). В этом случае обработчик должен запускать на выполнение драйверы всех устройств, от которых мог поступить запрос. Это может вызвать проблемы, если написанный с ошибками драйвер слишком долго имеет статус активного. Другое устройство данной линии прерывания выполняет в это время запись информации в буфер, который в определенный момент окажется переполненным, что может привести к потере данных. Поэтому в современных ПК операционная система самостоятельно распределяет номера IRQ между периферийными устройствами.

BIOS тестирует адресные линии в первом блоке памяти размером 1 Мбайт на наличие ошибок. Для этого POST осуществляет запись шаблонов данных в оперативную память с целью их последующего сравнения.

Далее BIOS определяет тип видео­адаптера, подвергает его и монитор ряду тестов, а затем инициализирует видеоплату. Только после этого на экране могут отображаться сообщения об ошибках.

Далее наступает очередь контроллера DMA (Direct Memory Access). Главный мост (Host Bridge), который также называют северным (мостом, связывает процессор и оперативную память с системной шиной материнской платы. Основное количество транзакций на шине выполняется между мостом и остальными периферийными устройствами. Для сокращения времени обработки своих данных последние могут напрямую обращаться к главному мосту и таким образом «без посредников» производить запись информации в оперативную память. В тесте BIOS вновь использует шаблоны данных, которые система помещает в ОЗУ.

Интерфейс клавиатуры также подлежит проверке. При его неисправности BIOS выдает сообщение об ошибке именно на данном этапе.

BIOS еще раз проверяет оптические приводы, жесткие диски и разъемы, перед тем как выполнить прерывание INT 19 и передать управление загрузчику. Последний отвечает за запуск операционной системы и обмен данными между жестким диском и его контроллером. Многие версии BIOS позволяют отключить выполнение IRQ 19 — это целесообразно в тех случаях, когда в системе имеется дополнительный дисковый контроллер, например PCI RAID.

Если на каком-либо этапе самотестирования возникает ошибка, компьютер подает несколько звуковых сигналов и выводит на экран сообщение о ней. Для расшифровки сигналов BIOS существуют таблицы POST-кодов. Подробнее о них можно почитать, например, в «Википедии» (http:// ru.wikipedia.org), в статье «POST (аппаратное обеспечение)». Если вы хотите точно знать, какой компонент неисправен, вам поможет стандартная кар­та PCI POST для диагностики неисправностей материнских плат (розничная цена — от 1500 руб./200 грн.), которая устанавливается в слот PCI. Неисправность отображается в виде числового кода. С помощью поставляемой в комплекте с платой таблицы кодов можно определить проблемный компонент системы.

Если все в порядке, BIOS сгенерирует короткий звуковой сигнал, после чего на загрузочном устройстве будет выполнен поиск запускаемой операционной системы. Если на данном этапе возникает ошибка, то причина, как правило, кроется в отсутствии главной загрузочной записи — MBR (Master Boot Record). В этом случае можно попытаться оживить систему с помощью установочного DVD.

Если на компьютере инсталлирована Windows XP, выполните загрузку с такого диска и запустите «Консоль восстановления». Затем введите команду «fixmbr» и перезагрузите компьютер. Если же у вас Windows Vista, достаточно будет выполнить загрузку с установочного DVD и вы­брать в меню программы инсталляции опцию «Восстановление системы». Если это не поможет, от­кройте консоль восстановления, как в случае с XP, и введите в ней коман­ду «bootrec /fixmbr». Если и это не решит проблему, то переустановка ОС неизбежна.

В Windows Vista вместо сообщения об ошибке, указывающего на отсутствие или повреждение «NTLDR», часто появляется черный экран с мигающим курсором. В этом случае необходимо также открыть консоль восстановления и ввести следующие команды: c:

cd boot

attrib c:\boot\bcd -s -h -r ren c:\boot\bcd bcd.old bootrec /rebuild

При возникновении подобных про­блем на компьютере с Windows 7 за­пустите ПК с установочного DVD. Функция исправления ошибок в загрузочном секторе доступна в са­мом начале процесса установки.

Необходимо также убедиться, что в BIOS правильно задана последовательность загрузочных устройств. После этого система должна запуститься без ошибок.