Глава 5. BIOS: базовая система ввода/вывода

Основные сведения.
BIOS (Basic Input/Output System) следует воспринимать как некий мост между аппаратной (hardware) и программной (software) частями компьютера.

Раньше под BIOS подразумевались драйверы устройств. Действительно, в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство, ROM) компьютера были зашиты драйверы устройств, и операционная система, чтобы получить доступ к тому или иному устройству, обращалась к BIOS.

Но так было лишь в самых первых компьютерах, оснащенных только монитором, клавиатурой, дисководом для гибких дисков и иногда жестким диском. Устройств было мало, поэтому драйверы всех устройств без особых проблем помещались в микросхеме ПЗУ.

Однако данный метод имел свои недостатки. ПЗУ – на то и ПЗУ, что его изменить нельзя. Да, сейчас вы можете перепрограммировать ПЗУ даже без программатора, только с помощью специальных программ, но речь идет о 80-х годах прошлого века. Тогда ПЗУ изменить было нельзя. Разработчики «железа» выкрутились так: каждый адаптер (плата расширения), устанавливаемый в компьютер, обладал собственным ПЗУ, в котором и находился нужный драйвер. BIOS компьютера автоматически подключала нужный драйвер, считанный с ПЗУ адаптера. Но не всегда была возможность оснастить каждый адаптер ПЗУ, да и это делало адаптер дороже. Поэтому были «изобретены» программные драйверы. В то время была распространена операционная система DOS (в мире персональных компьютеров, разумеется). Она содержала некоторые собственные драйверы устройств в файле IO.SYS и была реализована загрузка драйверов разработчика, которые прописывались в файле CONFIG. SYS.

Сейчас практически ничего не изменилось. В BIOS есть драйверы для основных устройств, некоторые платы расширения, например SCSI-контроллеры, видеокарты оснащаются собственным ПЗУ. В некоторых случаях (например, видеокарты) ПЗУ адаптера настроить нельзя, а в других (например, SCSI-адаптер) – вы можете настроить параметры адаптера: при загрузке появляется сообщение «нажмите такую-то клавишу для настройки SCSI-адаптера».

Также есть программные драйверы – их подавляющее большинство. Ведь устройств очень много, и невозможно предусмотреть, какое вы будете использовать завтра. Да и если раньше для персональных компьютеров была только одна операционная система – DOS, то сейчас разработано много операционных систем, каждая из которых требует драйвер определенного формата. Понятно, что невозможно включить всевозможные драйверы (для всех ОС и для всех устройств) в ПЗУ, поэтому программные драйверы сейчас преобладают над аппаратными.

Некоторые пользователи под BIOS подразумевают микросхему, установленную на материнской плате. А некоторые – только драйверы устройств. И те и другие не правы. BIOS как базовая система ввода/вывода – это совокупность всех BIOS (и той, что на материнской плате, и BIOS отдельных устройств) и программных драйверов. Часть BIOS, записанная в микросхеме на материнской плате, называется firmware.

Типы микросхем.
Существует четыре типа данных микросхем на материнской плате (это и есть ПЗУ):

• ROM (Read Only Memory) – самый старый тип микросхем, давно не используется.
• PROM (Programmable Rom) – программируемая rom. Такой тип микросхем можно изначально запрограммировать. Микросхемы PROM продаются «пустыми», затем их можно запрограммировать, то есть записать BIOS с помощью программатора. Но записать такую микросхему можно всего лишь раз в жизни – стереть ее нельзя. Если нужно обновить BIOS, то нужно купить новую микросхему, записать ее и заменить ею старую. В наше время используется очень редко.
• EPROM (Erasable Prom) – стираемая ROM. То же самое, что и PROM, но данную микросхему можно стереть с помощью ультрафиолета (да, с помощью обычной ультрафиолетовой лампы, поскольку профессиональное устройство для стирания EPROM стоит дороговато), а записать с помощью программатора. Используется до сих пор, правда, в последнее время с данной микросхемой я чаще сталкивался в ЭБУ автомобиля, чем в компьютере. Новая микросхема стоит копейки – около 1 доллара. На таких микросхемах указывается номер 27xxxx. Точно такой же номер наносится и на PROM-микросхемы. Но на EPROM есть маленькое окошко, пропускающее ультрафиолет. Именно оно и позволяет перезаписывать микросхему.
• EEPROM (Electrically Erasable Prom) – электрически стираемая prom. Позволяет перепрограммировать prom, не извлекая микросхему из компьютера. Данный тип rom иногда называют Flash-ROM. Позволяет перезаписывать ROM в домашних условиях, что очень удобно. Номер микросхемы 28xxxx или 29xxxx. Используется на большинстве современных компьютеров.

Функции firmware. Сброс пароля BIOS.
В микросхеме на материнской плате, которую частенько не совсем правильно называют BIOS, хранятся следующие программы:

• POST (power On Self Test) – программа самотестирования компьютера. Запускается сразу при включении питания компьютера и тестирует видеокарту, процессор, память, контроллер диска, клавиатуру и другие важные компоненты компьютера.
• Setup BIOS – программа установки параметров BIOS, программа первоначальной настройки компьютера. Запускается нажатием специальной клавиши, которая зависит от производителя и версии BIOS. Чуть позже мы поговорим о запуске данной программы.
• Загрузчик операционной системы (boot loader) – главная задача данной программы – найти в главной загрузочной записи (Master Boot Record, MBR) жесткого диска загрузчик операционной системы и передать ему управление. Если загрузчик не найден, то производится поиск загрузчика на других устройства – на CD/DVD, дискетах и т. д. Последовательность поиска загрузчика зависит от настроек, указанных с помощью Setup. Если загрузчик не найден ни на одном загрузочном устройстве, то выводится сообщение о невозможности продолжения загрузки системы.
• BIOS – набор драйверов, с помощью которых обеспечивается взаимодействие ОС и «железа» на этапе загрузки системы.

Если вы внимательно читали предыдущий подраздел, то я даже знаю, о чем вы думаете. Как на старых компьютерах сохранялись параметры программы Setup, если внести изменения в ROM или вообще невозможно (в случае с ROM, PROM), или возможно, но только с помощью программатора (EPROM)?

В компьютере есть еще один тип памяти – CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), в которой и хранятся параметры Setup. Память CMOS имеет пониженное энергопотребление и питается от установленной на материнской плате батарейки. Если батарейка «сядет», то запустить компьютер будет нельзя – да, это особенность современных компьютеров. Когда же вы замените батарейку, то все параметры Setup будут установлены по умолчанию и вам нужно будет заново настроить Setup BIOS.

Кстати, используя данную особенность, можно очень легко сбросить забытый пароль Setup BIOS:

• выключите питание компьютера;
• снимите крышку корпуса;
• аккуратно извлеките батарейку;
• подождите несколько секунд (5-10 вполне достаточно);
• установите батарейку обратно;
• включите питание компьютера;
• пароль будет сброшен!

Запуск программы SETUP.
Для запуска программы настройки BIOS используется специальная клавиша или комбинация клавиш, которая зависит от производителя и версии BIOS. Основными производителями BIOS (не микросхем, а программного обеспечения firmware) являются AMI, Award и Phoenix (на новых версиях BIOS от Award указывается Award-Phoenix). Правда, некоторые производители компьютеров, например IBM, HP-Compaq, могут самостоятельно разрабатывать BIOS, поэтому и комбинации клавиш могут быть другими.

При загрузке компьютера внимательно читайте выводимые сообщения.

Обычно внизу экрана выводится подсказка вроде «Press DEL to enter SETUP». Данное сообщение означает, что для входа в SETUP нужно нажать DEL. Войти в SETUP поможет вам табл. 5.1.

Таблица 5.1. Как войти в SETUP.

Пример работы с программой SETUP.
Различных BIOS довольно много, поэтому рассмотрим работу с программой настройки Phoenix BIOS. Войти в данную программу можно с помощью клавиши F2, нажатой во время процедуры POST.

Меню программы (рис. 5.1) состоит из следующих пунктов:

• Main – основные параметры компьютера вроде даты, времени и параметров дисковых накопителей;
• Advanced – расширенные параметры;
• Security – здесь можно установить пароль;
• Power – параметры управления питанием (есть не во всех версиях BIOS, а опции управления питанием вынесены в подменю главного меню Advanced, см. ниже);
• Boot – последовательность загрузки (есть не во всех версиях BIOS, а опции, управляющие загрузкой, вынесены в подменю главного меню Advanced, см. ниже);
• Hardware Monitor – позволяет просмотреть различные параметры системы (скорость вращения вентиляторов, температуру процессора и системной платы), данный пункт меню есть не во всех версиях BIOS;
• Exit – выход или загрузка параметров по умолчанию.

Меню Main.
В разделе Main вы можете установить дату и время, определить установленные дисковые накопители, установить параметры клавиатуры и просмотреть информацию об установленной оперативной памяти.

Для установки времени или даты выделите соответствующее поле и начинайте вводить элемент времени (первый элемент – часы) или даты (первый элемент – месяц). Для переключения к следующему элементу (минуты или дни) нажмите Enter или Tab.

Параметры дисководов для гибких дисков, как и параметры жестких дисков, вам редактировать не придется. Они либо есть (и отображаются в программе SETUP), либо их нет (соответственно, они не отображаются). В нашем случае (см. рис. 5.1) в компьютере установлен один гибкий диск и не установлено ни одного жесткого диска.

Рис. 5.1. Меню main.

Хотя в некоторых случаях можно установить дополнительные параметры. Primary Master, Primary Slave, Secondary Master, Secondary Slave – это тип подключения жесткого диска (или другого IDE-накопителя) к шине. Вы можете задать отдельные параметры для каждого жесткого диска, но сначала нужно определить, как он подключен к шине. Более подробно мы это обсудим в следующей главе, а сейчас просто поговорим о параметрах Setup. Выберите произвольный жесткий диск и нажмите Enter. Вы увидите список параметров для выбранного жесткого диска (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Параметры для жесткого диска.

Параметр Type задает тип устройства (для изменения типа перейдите в поле Type и выберите нужный тип с помощью клавиш +/—):

• auto – автоматическое определение устройства, обычно подходит в большинстве случаев;
• user – позволяет задать пользовательские параметры. Используется в случае, если программа при автоматическом определении неправильно определяет параметры накопителя. Для задания пользовательских параметров нужно знать геометрию диска (рис. 5.2) – количество цилиндров, головок, секторов. Часто геометрия диска описывается на информационной наклейке на самом жестком диске, но более подробно мы поговорим об этом в следующей главе;
• cdrom – накопитель является приводом CD-ROM или DVD-ROM;
• none – к шине не подключен накопитель.

Рис. 5.3. Установка пользовательских параметров.

Если у вас автоматическое определение, вы все равно можете задать некоторые параметры (см. рис. 5.3):

• Multi-Sector Transfers – если включен (Enabled), то разрешает диску за один раз выполнять операции с несколькими секторами сразу, то есть читать/записывать информацию не посекторно, а блоками секторов. Позволяет повысить производительность;
• LBA Mode Control – включает LBA (Logical Block Addressing) – механизм адресации и доступа к секторам на диске, при котором не различаются цилиндры, стороны, сектора на цилиндре. Преимущество данного режима в том, что можно использовать большие жесткие диски, поскольку нет ограничений на их размер;
• 32 Bit I/O – включает 32-битный доступ к диску. Используется для повышения производительности.
Если какой-то параметр неактивный (вы не можете его изменить), то он не поддерживается вашим жестким диском.

Меню Advanced.
В разделе Advanced вы найдете следующие группы опций:

• Dvanced BIOS Features – расширенные опции BIOS;
• Advanced Chipset Features – расширенные опции чипсета;
• Integrated Peripherals – параметры встроенных устройств (видеокарты, звуковой карты, сетевого адаптера и т. д.);
• Power Management Setup – параметры питания (в некоторых версиях BIOS этого пункта меню нет, а опции питания вынесены в отдельное меню Power, как показано на рис. 5.1);
• PnP/PCI Configuration – конфигурация PnP/PCI.

Группа параметров Advanced BIOS Features.
В табл. 5.2 приведены наиболее часто встречающиеся (в разных версиях BIOS) параметры группы Advanced BIOS Features.

Таблица 5.2. Параметры группы Advanced BIOS Features.

Advanced Chipset Features. [3 — Если вы включили поддержку AGP 8x, это еще не означает, что ваша видеокарта будет работать в режиме 8x. Пользователям чипсета VIA нужно установить драйверы 4-in-1, которые поставляются вместе с материнской платой. Однако я рекомендую установить только три драйвера из четырех – не нужно устанавливать IDE-драйвер. Было замечено, что после его установки система работает нестабильно.]




Параметры данной группы представлены в табл. 5.3.

Таблица 5.3. Параметры группы Advanced Chipset Features.

Группа параметров Integrated Peripherals.
В группе Integrated Peripherals находятся параметры, влияющие на работу встроенных периферичных устройств – интегрированной звуковой платы, сетевой карты и т. д. Опции данной группы представлены в табл. 5.4.

Таблица 5.4. Параметры группы Integrated Peripherals.

Меню Security.
В разделе Security (рис. 5.4) вы можете установить пользовательский пароль (user password) и пароль администратора (supervisor password). Пароль администратора запрашивается только при входе в Setup и дает право заходить в Setup и изменять параметры компьютера. А вот пароль пользователя позволяет только загружать систему; его следует вводить, если включен (Enabled) параметр Password on Boot.
Рис. 5.4. Меню security.

Меню Power.
В меню Power вы можете настроить параметры энергосохранения, например установить максимальное энергосохранение. Опции данного меню актуальны только для ноутбуков – настольным компьютерам экономить особо нечего, ведь они питаются от сети 220 В, а не от собственной батареи.

Меню Boot.
Раздел Boot настраивает начальный загрузчик BIOS (рис. 5.5). Посмотрите на рис. 5.5. В данном случае последовательность загрузки следующая:

• жесткий диск (HARD DRIVE);
• привод CD/DVD (CD-ROM Drive);
• сменные устройства, например дискета (Removable Devices);
• сетевые устройства (Network Boot).

Рис. 5.5. Меню boot.

Меню Exit.
В меню Exit (рис. 5.6) вы найдете следующие команды:

• Exit Saving Changes – выйти с сохранением изменений;
• Exit Discarding changes – выйти без сохранений;

Рис. 5.6. Меню Exit.

• Load Setup Defaults – загрузить настройки по умолчанию;
• Discard Changes – отменить изменения, но не выходить;
• Save Changes – сохранить изменения, но не выходить.

Программы настройки Setup в BIOS разных производителей могут выглядеть несколько по-разному, содержать отличные друг от друга опции. На рис. 5.7 изображен другой распространенный вариант Setup – от Award BIOS.

Рис. 5.7. Award Setup.