Если вы попали на наш сайт, то вы, скорее всего, не раз где-нибудь видели эту аббревиатуру из четырех латинских букв и задавались вопросом о том, что такое BIOS? Если это так, то мы попробуем вам вкратце рассказать об этом понятии.

Когда мы включаем компьютер, то вряд ли кто-то из нас задумывается о том, что его работоспособность обеспечивают всего лишь программы, содержащиеся в его электронных «мозгах». И не только те прикладные программы, которыми мы обычно пользуемся каждый день, например, редакторами, браузерами, играми, и.т.д. Ведь даже сама операционная система, в которой они работают, по сути дела представляет собой очень большую и сложную программу. Но для того, чтобы она заработала, необходим некий мостик, который связывал бы ее функции с возможностями компьютерного железа.

Именно таким мостом служит система BIOS. Эта аббревиатура расшифровывается как Basic Input/Output System, что в переводе с английского означает «базовая система ввода-вывода». Очень часто, правда, аббревиатура BIOS пишется кириллицей как БИОС. Это тоже устоявшееся в русскоязычной компьютерной публицистике название, поэтому в статье мы будем употреблять его наравне с традиционной английской аббревиатурой.

БИОС представляет собой набор микропрограмм, обеспечивающих базовые функции доступа к аппаратным возможностям компьютера, неважно, будь то стационарный десктоп или ноутбук. BIOS является фундаментом, на который опирается все прочее программное обеспечение компьютера, включая операционные системы и прикладные программы. Хотя наиболее сложные операционные системы, такие, как Windows, ныне умеют обращаться к аппаратной части компьютера, минуя стандартные возможности BIOS, тем не менее, значение BIOS как связующего звена между аппаратным и программным обеспечением до сих велико. К тому же на этапе загрузки ни одна операционная система не может обойтись без средств, предоставляемых БИОС.

Немного истории

Большинство персональных компьютеров, которыми мы привыкли пользоваться, относится к семейству IBM РС. Эта архитектура была разработана фирмой IBM еще в начале 80-x гг. В то время основными производителями микропрограмм системы BIOS для архитектуры PC были три фирмы:

• Phoenix Systems
• Award

И до сих пор БИОС разработки этих фирм используются чаще всего.

Следует, однако, иметь виду, что хотя в компьютерных устройствах, относящихся к какой-либо другой архитектуре, также используется системы, подобные BIOS, называются они по-другому. Таким образом, термин BIOS корректно использовать лишь для обозначения базовой системы ввода-вывода в компьютерных системах с архитектурой IBM. Первый аналог БИОС появился еще в далеком 1975 году в операционной системе CP/M, предназначенной для работы на компьютерах с процессорами фирмы Intel.

Не знаю, как для вас, а для меня процесс включения и загрузки компьютера – это некое сакральное действие, пусть и превратившееся благодаря своей частоте в рутинную процедуру. Процесс оживления бездушного «железа» микросхем и превращения его в послушный воле человека рабочий и развлекательный агрегат сродни некоему волшебству.

И начинает этот поистине магический процесс эта самая система BIOS. Она совсем невелика – размер постоянной памяти, занимаемой ею – всего около 1 Мб, что по нынешним компьютерным временам, оперирующими такими единицами измерения информации, как гигабайты и терабайты, совсем немного.

Пожалуй, самая важная функция БИОС, которую она начинает выполнять сразу же после включения компьютера в сеть – это проверка работоспособности всей аппаратной части компьютера. Подобная процедура проверки носит название процедуры POST. Если проверка работоспособности одного из компонентов компьютера завершается неудачей, то BIOS сообщает пользователю о том, что что-то не в порядке. Сообщение может выводиться на экран монитора, но на тот случай, если что-то не в порядке с самой видеосистемой компьютера, BIOS, кроме этого, подает ряд звуковых сигналов, по которым можно судить о характере неисправности. Помимо проверки компьютера при загрузке БИОС занимается также поиском специальных модулей ROM, которые расширяют возможности компьютера.

Проверив устройства на работоспособность, BIOS устанавливает низкоуровневые параметры работы каждого из них. Если проверка прошла успешно, то управление компьютером передается операционной системе (разумеется, в том случае, если она установлена на каком-либо доступном носителе).

Прочие функции BIOS

Вторая, не менее важная функция BIOS – это хранение данных об аппаратных характеристиках компьютера, а также пользовательских настроек, с помощью которых владелец компьютера или системный администратор может оптимизировать работу его аппаратной части. С этой ипостасью БИОС чаще всего сталкивается обычный пользователь.

Я имею в виду наверняка хорошо известный большинству читателей интерфейс настроек BIOS, так называемый BIOS Setup, в который можно попасть во время загрузки компьютера или ноутбука, нажав определенную клавишу (как правило, это Delete) на клавиатуре. Многие пользователи полагают, что собственно говоря, BIOS и есть этот самый интерфейс, но на самом деле это лишь средство общения ВIOS с пользователями. В интерфейсе настроек БИОС можно задать многие параметры работы различных подсистем компьютера – процессора, наборов чипсетов на материнской плате, памяти, видеокарты, контроллеров, шин, жестких дисков и дисководов. Очень часто эти параметры используются для «разгона» аппаратных устройств, таких, как процессор, оперативная память и видеокарта. На практике, однако, простому пользователю, не особо искушенному в тонкостях оптимизации компьютерного железа, наиболее интересны такие параметры, как установка системного времени и даты, а также приоритет выбора загрузочных устройств. Прочие же параметры вряд ли стоит трогать, если вы точно не понимаете их назначение, иначе ваш компьютер или ноутбук может попросту стать нефункциональным.

Ну и наконец, далеко не самой маловажной задачей БИОС является обеспечение доступа к различным устройствам со стороны прикладных программ. Собственно говоря, эта ипостась BIOS и являлась той функцией, для которой она изначально разрабатывалась. Об этом даже говорит само ее название – «базовая система ввода-вывода». BIOS содержит в своем составе драйверы для стандартных устройств ввода-вывода, а также специальный программный интерфейс (систему прерываний) благодаря которому обеспечивается управление устройствами и обращение на базовом уровне к процессору, портам ввода-вывода, контроллерам, видеосистеме и дисководам. Кстати говоря, многие устройства компьютера тоже содержат свою BIOS, но в данной статье имеется в виду лишь та BIOS, которая расположена на материнской плате, поскольку ее функции важнее всего для рядового пользователя.

В самых новых версиях БИОС также содержится специальная таблица данных SLIC, в которой содержится информация о лицензионном программном обеспечении.

Аппаратные особенности BIOS

Как и всякая программа, BIOS должна быть где-то записана и где-то храниться. Этим местом является особая микросхема на материнской плате. Для питания микросхем BIOS служит специальная батарейка. Раньше БИОС была намертво зашита в ПЗУ (постоянной памяти компьютера), и ее невозможно было поменять в случае необходимости. Разумеется, такая ситуация не устраивала многих – как производителей компьютерной техники, так и конечных пользователей. Поэтому теперь в большинстве современных материнских плат в случае выхода новых версий BIOS достаточно лишь обновить версию BIOS, находящуюся в специальной перезаписываемой СMOS – памяти. Этот тип памяти отличается малым потреблением энергии, благодаря чему информация, содержащаяся в BIOS, может храниться чрезвычайно долго. А причин для обновления версий БИОС может быть очень много – от обнаружения ошибок до необходимости внесения каких-либо новых функций или добавления поддержки нового оборудования.

В некоторых версиях BIOS также можно встретить ряд встроенных утилит, которые по своим возможностям могут конкурировать с аналогичными прикладными программами – например, проверка и форматирование диска. Существуют даже встроенные в БИОС антивирусы и браузеры.

Будущее BIOS

BIOS, как и всякая компьютерная технология, непрерывно развивается. В нее вносятся новые, ранее неиспользовавшиеся функции, а многие старые исчезают. Предлагаются (и не просто предлагаются, а уже широко используются) даже новые технологии, которые должны придти на смену традиционной BIOS, например, технология EFI (Extensible Firmware Interface). Тем не менее, эта технология пока не применяется повсеместно и традиционная BIOS до сих пор не сдает своих позиций.

Заключение

В качестве заключения, перечислим еще раз основные функции, которые выполняет BIOS в компьютере или ноутбуке:

• Проверка работоспособности материнской платы и периферийных устройств компьютера;
• Подготовка компьютера к загрузке операционной системы;
• Предоставление программам базовых средств доступа к аппаратным устройствам;
• Хранение данных о настройках оборудования и возможность изменения этих параметров.

Итак, если вы раньше пугались самой аббревиатуры BIOS, то, скорее всего, это уже в прошлом. Для конечного пользователя важно понимать, что БИОС является специальной программной оболочкой низкого уровня, на которой основывается работа программ более высокого уровня, и ее правильная настройка, а также своевременное обновление может улучшить параметры работы компьютера или ноутбука.

BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода / вывода ) - это программа для первоначального запуска компьютера, настройки оборудования и обеспечения функций ввода / вывода. Программа настройки BIOS может называтьсяBIOS Setup Utility или CMOS Setup Utility . Часто используется сокращенные названия этой программы, например, BIOS Setup или просто Setup. Иногда программу настройки называют просто BIOS, но это не совсем корректно, поскольку Bios Setup - это один из компонентов BIOS.

BIOS выполняет следующие основные функции .

Производит самотестирование железа при включении напряжения питания, при этом запуская программу самотестирования компьютера при включении питания (Power On Self Test - POST) .

Он инициализирует устройства ввода-вывода (УВВ) . Часть инициализации производится именно аппаратно-программными средствами, которые интегрированы в адаптеры УВВ.

Обеспечивает загрузку оперативки и выполняет программу BOOT - загрузчика ОС .

Обрабатывает программные прерывания от устройства ввода-вывода и обслуживает их функции. Для всех стандартных периферийных устройств BIOS хранит программу обслуживания. Некоторые, из которых загружаются отдельно и также хранятся в отдельной области дисковой памяти.

Предоставляет настройку конфигурации компьютера. Для этого BIOS использует специальную программу установки параметров PC - Setup BIOS. В состав БИОС входит отдельная микросхема технологии CMOS или же компонент чипсета и в ней хранятся параметры конфигурирования компа - RTC RAM.

Обеспечивает взаимодействие аппаратных компонентов ПК с ОС при ее загрузке и с помощью программ-драйверов .

Флеш-память BIOS хранит программное обеспечение в виде “жесткого продукта” - Firmware. В отличие от Software, код программного обеспечения этого типа постоянно хранится на компьютере, благодаря чему для автоматического введения в действие программ БИОС достаточно просто включить питание компьютера. BIOS содержит программы следующих типов.

Программу самотестирования оборудования при включении напряжения питания – POST .

Программы расширения BIOS. Параллельно с самотестированием запускается программа инициализации (программирования) регистров контроллеров и адаптеров УВВ. Некоторые проверки, не включенные в старые версии БИОС, можно выполнить расширениями его на картах адаптеров УВВ.

Программу загрузки операционной системы. Инициализация завершается передачей управления программе-загрузчику операционной системы - BOOT.

Подпрограммы обработки прерываний от УВВ.

Подпрограммы обслуживания функций. Для каждого стандартного периферийного устройства во флеш-BIOS хранится подпрограмма обслуживания.

Программы-драйверы, предназначенные для взаимодействия ОС и аппаратного обеспечения при загрузке системы.

Программу настройки конфигурации компьютера - Setup .

Инициализация и тестирование узлов компьютера.

При каждом включении питания компьютера типа IBM PC (или совместимого с ним) и до начала загрузки операционной системы процессор компьютера выполняет процедуру BIOS под названием "Самотест по включению питания" - POST (Power On Self Test). Эта же процедура выполняется также при нажатии на кнопку RESET или комбинацию клавиш Ctrl-Alt-Del. Основной целью процедуры POST является проверка базовых функций и подсистем компьютера (таких как память, процессор, материнская плата, видеоконтроллер, клавиатура, гибкий и жесткий диски и т. д.) перед загрузкой операционной системы. Это в некоторой степени застраховывает пользователя от попытки работать на неисправной системе, что могло бы привести, например, к разрушению пользовательских данных на HDD. Однако, в настоящее время разрабатывается новая спецификация компьютеров PC 2001, предусматривающая уменьшение временного интервала от момента включения ПК до запуска дискового загрузчика до 7 сек (при наличии SCSI устройств - до 10 сек), в том числе и за счет сокращения процедуры POST, что, в общем, не должно радовать сборщиков/ремонтников компьютеров, да и вдумчивых пользователей, я думаю, тоже: лучше 2 минуты потерять, чем потом восстанавливать содержимое HDD или удивляться, почему компьютер стал так часто зависать. Пока же компьютеры продолжают радовать профессиональных сборщиков/ремонтников компьютеров своей встроенной процедурой POST, поэтому рассмотрим предоставляемые ею возможности для ремонта компьютеров.

Перед началом каждого из тестов процедура POST генерирует так называемый POST код, который выводится по определенному адресу в пространстве адресов устройств ввода/вывода компьютера. В случае обнаружения неисправности в тестируемом устройстве процедура POST просто "зависает", а предварительно выведенный POST код однозначно определяет, на каком из тестов произошло "зависание". Таким образом, глубина и точность диагностики при помощи POST кодов полностью определяется глубиной и точностью тестов соответствующей процедуры POST BIOS"а компьютера.

Адреса портов для вывода POST кодов зависят от типа компьютера: ISA, EISA - 80h, ISA-Compaq - 84h, ISA-PS/2 - 90h, MCA-PS/2 - 680h, некоторые EISA - 300h, однако в большинстве случаев (можно сказать, стандартно) используется порт 80h. Так как процедура POST появилась еще в IBM PC/XT с восьмиразрядной системной шиной ISA, то исторически так сложилось, что POST коды представляют собой всего один байт, который приводится в таблицах POST кодов в виде одноразрядных шестнадцатиричных чисел в диапазоне 00h-FFh (0-255 в десятичной системе счисления). Следует отметить, что таблицы POST кодов различны для различных производителей BIOS и, в связи с появлением новых тестируемых устройств и чипсетов, несколько отличаются даже для различных версий одного и того же производителя BIOS. Таблицы POST кодов можно найти на соответствующих сайтах производителей BIOS: для AMI это http://www.ami.com, для AWARD - http://www.award.com, иногда таблицы POST кодов приводятся в руководствах к материнским платам (например, руководства к платам P6SBA-P6DBS Supermicro).

Для отображения POST кодов в удобном для человека виде служат устройства под названием POST Card. POST Card - это обычная плата расширения компьютера, вставляемая (при выключенном питании!) в любой свободный (соответствующий ее разъему - ISA или PCI) слот и имеющая два семисегментных индикатора для отображения POST кодов. Ранее, до появления спецификаций PC 99 и PC 99A наиболее распространенными были POST Card для шины ISA. Сейчас, в связи с угрозой полной ликвидации шины ISA начали появляться более дорогие POST Card для шины PCI. Для нотебуков, вообще не имеющих шин ISA и PCI, выпускаются POST Сard, предназначенные для установки в LPT порт. Следует отметить, что для работы такой POST Сard требуется соответствующая поддержка со стороны BIOS"a нотебука.

Рис 1. POST Card для шины ISA. Авторская версия.

Самая простая POST Card для шины ISA от noname производителя отображает POST коды по фиксированному адресу 80h и не имеет переключателей для изменения этого адреса. Прохождение сигнала RESET компьютера на такой POST Card фиксируется по миганию точек семисегментного индикатора POST кодов либо отображается на нем специальными символами. Более дорогие POST Card имеют переключатели для выбора адреса порта POST кодов, а также дополнительные светодиодные индикаторы сигналов RESET и CLK системной шины и индикаторы наличия напряжений питания +5V(+3.3V), -5V, +12V, -12V. Такие POST Card выпускает, например, Ultra-X, Inc (http://www.uxd.com) для шин ISA - QuickPOST PC и PCI - QuickPOST PCI соответственно. Эта же фирма предлагает и POST Card для подключения к разъему LPT ноутбуков- MICRO POST. Очень интересна оригинальная POST-Probe PCI фирмы Micro2000, Inc (http://www.micro2000.com), на двух соседних сторонах которой под углом 90 градусов расположены разъемы для шин PCI и ISA. В ее комплект входит также дополнительный адаптер для подключения к экзотической у нас шине MicroChannel. Еще одним производителем POST Card является фирма DataDepot Inc (http://www.datadepo.com), выпускающая как простейшие POST Card (MiniPOST), так и более сложные - PocketPOST. Однако настоящим профессиональным инструментом можно назвать PHD 16 для шины ISA (Professional Hardware Diagnostics) фирмы Ultra-X, Inc. PHD 16 имеет два режима работы: диагностики и POST кодов, которые выбираются путем установки соответствующих перемычек. В режиме POST кодов генерируемые системой POST коды просто отображаются на двухразрядном семисегментном индикаторе PHD 16. Режим диагностики подразделяется на режим тренировки - длительного прогона тестов для обнаружения плавающих ошибок и режим отыскания и устранения серьезных повреждений полностью "мертвых" систем, при котором штатный BIOS материнской платы заменяется на ROM BIOS Ultra-X со специальным набором углубленных тестов. По мере выхода новых чипсетов материнских плат выходят и обновленные ROM BIOS Ultra-X. Результаты тестов PHD 16 отображаются в специальном коде на семисегментном индикаторе и дополнительных светодиодах, а при исправном видеоадаптере - и на мониторе компьютера. Более современная PHD PCI фирмы Ultra-X, Inc предназначена для шины PCI и в отличие от PHD 16 не нуждается во внешнем видеоадаптере, так как имеет встроенный стандартный видеовыход SVGA для отображения результатов тестов на мониторе.

Для того чтобы лучше понять, как пользоваться POST Card, рассмотрим типичную последовательность тестов, выполняемую процедурой POST:

Тестирование процессора.

Проверка контрольной суммы ROM BIOS.

Проверка и инициализация контроллеров DMA, IRQ и таймера 8254. После этой стадии становится доступной звуковая диагностика.

Проверка операций регенерации памяти.

Тестирование первых 64 кБайт памяти.

Инициализация видеоконтроллера. После этого этапа диагностические сообщения выводятся на экран.

Тестирование полного объема ОЗУ.

Тестирование клавиатуры.

Тестирование CMOS памяти.

Инициализация COM и LPT портов.

Инициализация и тест контроллера FDD.

Инициализация и тест контроллера HDD.

Поиск дополнительных модулей ROM BIOS и их инициализация.

Вызов загрузчика операционной системы (INT 19h, Bootstrap), при невозможности загрузки операционной системы - попытка запуска ROM BASIC (INT 18h); при неудаче - останов системы (HALT).

Перед тестированием компьютера при помощи POST Card необходимо определить фирму-производителя BIOS"а материнской платы: это можно сделать либо по наклейке на микросхеме BIOS, либо по надписям, которые выводятся на экран аналогичной исправной материнской платой. Затем следует найти соответствующую таблицу POST кодов для этого BIOS: AMI - http://www.ami.com, AWARD - http://www.award.com.

Последовательность действий при ремонте компьютера с использованием POST Card выглядит следующим образом:

Выключаем питание неисправного компьютера.

Устанавливаем POST Card в любой свободный слот материнской платы.

Включаем питание компьютера и считываем с индикатора POST Card соответствующий POST код, на котором "зависает" загрузка компьютера.

По таблицам POST кодов определяем, на каком из тестов возникли проблемы и осмысливаем вероятные причины.

При выключенном питании производим перестановки джамперов, шлейфов, модулей памяти и других компонентов с целью устранить неисправности.

Повторяем пункты 3,4,5, добиваясь устойчивого прохождения процедуры POST и начала загрузки операционной системы.

При помощи программных утилит производим окончательное тестирование аппаратных компонентов, а в случае плавающих ошибок - осуществляем длительный прогон соответствующих программных тестов.

При ремонте компьютера без использования POST Сard пункты 2-4 этой последовательности просто опускают и со стороны ремонт компьютера выглядит просто как лихорадочная перестановка джамперов, памяти, процессора, карт расширения, блока питания, и в довершение всего- материнской платы. Если в крупных фирмах имеется большой запас исправных комплектующих, то для мелких фирм и частных лиц ремонт компьютера путем установки заведомо исправных компонентов превращается в сложную проблему. Еще тяжелее приходится инженерам сервисных служб, оперативно выезжающих к заказчику и вынужденных брать с собой целый чемодан запасных деталей. Бывает, замена компьютерных комплектующих под недоуменные вопросы клиента растягивается на целые часы и не всегда приводит к желаемому результату - приходится забирать системный блок или ехать за новой порцией исправных деталей.

Как же на практике осуществляется ремонт компьютера с использованием POST Card?

Прежде всего, при включении питания перед началом процедуры POST должен произойти сброс системы сигналом RESET, что индицируется на POST Card специальными символами или светодиодом. При неисправности компьютера в самом сложном случае сброс либо совсем не проходит, либо проходит, но никакие POST коды на индикаторе не отображаются. В этом случае рекомендуется немедленно выключить компьютер и вытащить все дополнительные платы и кабеля, а также память из материнской платы, оставив подключенной к блоку питания только собственно материнскую плату с установленными процессором и POST Card.

Если при последующем включении компьютера нормально проходит сброс системы и появляются первые POST коды, то, очевидно, проблема заключается во временно извлеченных компонентах компьютера; возможно также, в неправильно подключенных шлейфах (особенно часто вставляют "вверх ногами" шлейф IDE). Вставляя последовательно память, видеоадаптер, а затем и другие карты, и наблюдая за POST кодами на индикаторе, обнаруживают неисправный модуль. При неисправной памяти для компьютеров с AMI BIOS последовательность POST кодов обычно останавливается на коде d4 (для старых плат 386/486 - на коде 13); с AWARD BIOS - на кодах C1 или С6. Бывает, что при этом неисправна не сама память, а, например, материнская плата - причина заключается в плохом контакте в разъемах SIMM/DIMM (согнуты/замкнуты между собой контакты), либо плохо, не до конца вставлена сама память в разъеме.

При неисправном видеоадаптере для компьютеров с AMI BIOS последовательность POST кодов останавливается на кодах 2C, 40 или 2A в зависимости от модификации BIOS, либо проскакивает эти коды без появления на мониторе соответствующих строк инициализации видеокарты (с указанием типа, объема памяти и фирмы-производителя видеоадаптера).

Аналогично, для компьютеров с AWARD BIOS при неисправности видеоадаптера последовательность POST кодов либо останавливается на коде 0d, либо проскакивает этот код (особенно часто это наблюдается на новых Pentium I/Pentium II материнских платах).

Если инициализация памяти и видеоадаптера прошла нормально, то, устанавливая по одной остальные карты и подключая шлейфы, на основании показаний индикатора POST Card определяют, какой из компонентов подсаживает системную шину и не дает загрузиться компьютеру.

Вернемся теперь к случаю, когда даже не проходит начальный сброс системы (на индикаторе POST Card в самом начале теста не появляются специальные символы, свидетельствующие о прохождении сигнала RESET или не загорается соответствующий светодиод). В этом случае либо неисправен блок питания компьютера (например, не формируется сигнал PWRGOOD), либо сама материнская плата (неисправны цепи формирования сигнала RESET).

Точную причину можно установить, подсоединив к материнской плате заведомо исправный блок питания.

Рассмотрим теперь случай, когда сигнал сброса проходит, но никакие последующие POST коды на индикатор не выводятся; при этом, как было описано ранее, тестируется система, состоящая только из материнской платы, процессора, POST Card и блока питания. Если материнская плата совершенно новая, то причина обычно заключена в неправильно установленных джамперах выбора частоты/умножения/типа процессора, иногда - неправильно установленном джампере Clear/Normal CMOS. Очень часто причиной неработоспособности является недожатие до упора процессора в Slot 1 либо перевернутое положение 486-го процессора. При этом, если питание на материнскую плату с неправильно вставленным процессором будет подано дольше, чем на 1-2 сек, возможен полный отказ как процессора, так и материнской платы.

Из практики можно утверждать, что использование POST Card вместе с хорошей реакцией инженера и быстрым отключением питания уже спасла жизнь не одному процессору и материнской плате.

Если все джамперы и процессор установлены правильно, а материнская плата все же не запускается, следует заменить процессор на заведомо исправный. Если же и это не помогает, то можно сделать вывод о неисправности материнской платы либо ее компонентов (например, причиной неисправности может являться повреждение информации во FLASH BIOS).

В заключении хотелось бы отметить, что главным достоинством POST Card является то, что она не требует для своей работы монитор, и тестирование компьютера при помощи POST Card возможно на ранних этапах процедуры POST, когда еще не доступна звуковая диагностика, да и на стадии звуковой диагностики POST коды значительно удобнее для восприятия, чем подсчет длительности и числа гудков компьютера. Можно сказать, что POST Card - это глаза и уши инженера-ремонтника компьютеров.

Кому же может пригодится POST Card? Прежде всего, сервисным инженерам, сборщикам компьютеров, продавцам в компьютерном магазине, системным администраторам, - всем, кому приходится решать возникающие с компьютерами проблемы в сжатые сроки. Незаменима POST Card и для профессиональных ремонтников материнских плат, полностью использующих диагностические возможности процедуры POST BIOS. Даже убежденные скептики после одно-двухкратного решения проблем при помощи POST Card уже не могли с ней расстаться, хватаясь за нее в сложных случаях, как утопающий хватается за соломинку. И, наконец, известно нетрадиционное использование POST Сard программистами, очень далекими от проблем hardware. Так как на индикаторе POST Card отображается состояние порта POST кодов, то программисты при отладке дополнительных модулей BIOS или программ промышленного автономного управляющего компьютера без монитора получают возможность отслеживать прохождение контрольных точек своей программы по индикатору POST Card, просто занося условные коды в регистр POST кодов. Например, при программировании на Turbo Pascal для того, чтобы отобразить число 5Ah на индикаторе POST Card, работающей по адресу 80h, можно использовать оператор:

port[$80]:=$5A;

И, наконец, предвосхищая вопросы о том, где же можно приобрести POST Card ? Промышленные производители POST Card относят оборудование для ремонта компьютеров в разряд профессиональных, поэтому, если вы располагаете суммой в $100-150 (а для PHD PCI цена доходит и до $1000), то можете заказать POST Card на сайтах вышеприведенных производителей. Вторым выходом из положения является самостоятельная сборка простейшей POST Card для шины ISA. Такая POST Card с индикатором ошибок в двоичном коде на 8 светодиодах содержит 4 широкодоступных ИС K555 (74LS) серии и может быть изготовлена даже начинающим радиолюбителем за 1-2 вечера, причем себестоимость изготовления минимальна.

Шина ISA все еще достаточно популярна, особенно, если учесть то обстоятельство, что предлагаемая для изготовления простейшая POST Card послужит для ремонта большого количества уже существующих компьютеров с шиной ISA. Стоит обратить внимание и на тот факт, что многие новейшие материнские платы с чипсетом I820 имеют один ISA слот. Поэтому, я думаю, простейшая POST Card для шины ISA найдет применение еще как минимум, 2-3 года. Кроме того, реализация POST Card для шины PCI достаточно сложна, так как требует специальных высокоскоростных ПЛИС и специально изготовленной печатной платы, и не доступна начинающему радиолюбителю.

Схема простейшей POST Card представлена на рисунке 2 , там же для облегчения монтажа имеется рисунок платы расширения с нумерацией контактов разъема ISA. На микросхемах DD2, DD3, DD4 выполнен дешифратор адреса устройства вывода с фиксированным адресом 080h, наиболее часто используемом для выдачи POST кодов. Поступающие с шины данных SD0-SD7 значения POST кодов фиксируются в восьмиразрядном регистре DD1 и отображаются в двоичном виде светодиодами HL0-HL7.

Для изготовления POST Card подойдет любая монтажная плата, имеющая хотя бы первую часть разъема ISA (контакты A1-A31, B1-B31). В крайнем случае можно использовать отпиленную от старого неисправного MIO или VGA адаптера нижнюю часть с разъемом ISA, прикрепив к ней при помощи двух винтов M3 небольшой кусок монтажной платы. Все соединения на монтажной плате выполняются тонким многожильным проводом МГТФ после установки дискретных элементов. В конструкции можно использовать микросхемы DD1 типа K555ИР23, DD2-K555ЛА2, DD3,4 - К555ЛЕ1, а также их аналоги из серий K1533, K1531, K531 (зарубежные 74LS, 74ALS, 74HC, 74F). Светодиоды HL0-HL7 необходимо расположить в один ряд в следующем порядке (слева направо):

HL7 HL6 HL5 HL4 HL3 HL2 HL1 HL0

Эти светодиоды будут отображать POST код в двоичном виде: зажженный светодиод соответствует логической 1, погашенный - 0. Для перевода получившегося двоичного кода в двухразрядный шестнадцатиричный вид, принятый в таблицах POST кодов, необходимо мысленно разделить светодиоды HL7...HL0 на две половины: старшую (HL7, HL6, HL5, HL4) и младшую (HL3, HL2, HL1, HL0), затем по таблице 1 определить для каждой половины свой шестнадцатиричный символ и мысленно объединить эти символы в правильном порядке: старшая половина соответствует старшему символу, а младшая - младшему. При некоторой тренировке всю эту процедуру можно производить в уме.

Таблица 1. Перевод двоичных POST кодов в шестнадцатиричные

После сборки POST Card необходимо протестировать. Для этого можно использовать любую программу, позволяющую заносить в устройство вывода по адресу 080h произвольные значения в диапазоне 00h-FFh, при этом необходимо убедиться в соответствии показаний индикатора POST Card выводимым в порт 080h данным. Такую программу можно получить здесь: posttest.zip (4 Кб), кроме того, ее можно использовать для обучения и тренировки при переводе POST кодов из двоичного вида в шестнадцатиричный.

Какие же усовершенствования можно предложить для простейшей POST Card? Прежде всего, желательно добавить регистр DD5 (K555TM2) со светодиодом HL8 для фиксации прохождения сигнала RESET (схема на рисунке 3 ). Сигнал RESET вырабатывается блоком питания компьютера при его включении, либо при нажатии на кнопку RESET. В случае полной неисправности материнской платы с установленным процессором может оказаться, что никакие POST коды этой системой не вырабатываются, а простейшая POST Card (рисунок 2 ) в таком случае будет отображать случайный мусор, который будет заноситься в регистр DD1 при каждом включении питания. Этот мусор может быть неверно растолкован как какой-то POST код. Если установить дополнительный регистр DD5 (рисунок 3 ), то при поступлении сигнала RESET и до записи первого POST кода в ИС DD1 все светодиоды HL0-HL1 POST кодов будут погашены высоким уровнем на выводе 1 DD1. Кроме того, по кратковременному вспыхиванию светодиода HL8 можно будет судить о прохождении сигнала RESET.

В качестве второго усовершенствования можно предложить введение дешифратора - преобразователя двоичного кода в семисегментный для отображения POST кодов на обычном двухразрядном семисегментном индикаторе. К сожалению, мне неизвестны стандартные одно-двухразрядные микросхемы для преобразования полного четырехразрядного двоичного кода в семисегментный, однако их можно заменить, например, программируемыми ИС. Схемы простейших семисегментных дешифраторов вместе с прошивками на K155PE3 публиковались в журнале "Радио" (например, "Радио" N 12 за 1987 год, стр 55). С некоторой избыточностью в качестве дешифратора можно также применить более доступные ИС УФРПЗУ K573РФ2(6). Однако, даже простейшая POST Card с отображением POST кодов в двоичном виде на 8 светодиодах существенно сократит время на диагностику неисправностей и, я надеюсь, значительно облегчит жизнь многим сборщикам/ремонтникам компьютеров!

Назначение BIOS
Базовая система ввода-вывода - BIOS (Basic Input Output System) представляет собой набор программ и данных конфигурирования, предназначенных для настройки ПК. Программы BIOS встроены в аппаратное обеспечение ПК и представлены тремя аппаратными компонентами - BIOS во флэш-памяти на системной плате, RTC CMOS RAM в чипе энергонезависимой памяти на системной плате, которая имеет постоянное питание от аккумулятора, а также расширениями BIOS, расположенными в памяти программ адаптеров устройств ввода-вывода (УВВ).
BIOS - наиболее оперативная часть программного обеспечения. В область ее задач входит выполнение подготовительных операций по обслуживанию аппаратного обеспечения ПК. Таким образом, система BIOS - это сложный "гибрид", объединяющий программы с аппаратным обеспечением ПК посредством аппаратно-программного интерфейса. Для реализации управления используется простой и эффективный механизм. Различные компоненты операционной системы и прикладных программ, реагируя на те или иные события в ПК, генерируют одно из прерываний, вызывающих функцию BIOS. Получив информацию о том, что следует делать, BIOS обращается по адресам портов к УВВ, снабжая их ценной информацией. BIOS не работает непосредственно с аппаратными средствами ПК, а использует сведения о том, как функционирует то или иное оборудование. Подобного рода "знания" заложены в базовую спецификацию BIOS. Следовательно, если появляются новые устройства и порты, отсутствующие в базовой спецификации BIOS, ее следует обновить, благо подобная возможность существует.
Загрузка операционной системы - одна из обязанностей BIOS. После включения ПК процессор напрямую обращается к BIOS, программы которой позволяют ввести в действие основные модули: ОЗУ, системные контроллеры, видеосистему, клавиатуру, контроллеры дисковых устройств и т.д.
После благополучного запуска Windows функции управления УВВ передаются программам операционной системы. Windows XP берет на себя большинство функций контроля и управления аппаратным обеспечением ПК, что существенно сужает сферу деятельности BIOS. Функции и стандартные процедуры BIOS
BIOS реализует следующие основные функции.
Обеспечивает самотестирование оборудования при включении электроэнергии, реализуя программу самотестирования ПК при включении электроэнергии POST (Power On SelfTest).
Позволяет инициализировать УВВ. Часть инициализации выполняется аппаратнопрограммными средствами, интегрированными в адаптеры УВВ.
Обеспечивает загрузку операционной системы, выполняет программу BOOT (загрузчик операционной системы).
Обрабатывает программные прерывания от УВВ и обслуживает функции. Для каждого стандартного периферийного устройства BIOS хранит программу обслуживания. Некоторые программы обслуживания устройств загружаются отдельно и хранятся в отдельной области дисковой памяти.

Обеспечивает настройку конфигурации ПК. Для этой цели BIOS располагает специальной программой установки параметров ПК- SETUP BIOS. В состав системы BIOS входит также ИМС, в которой хранятся параметры конфигурирования ПК.
Снабжает программами-драйверами аппаратные компоненты ПК, что позволяет обеспечить их взаимодействие с операционной системой при ее загрузке. Для диагностики ошибок при запуске системы используется POST (стандартная процедура BIOS), инициируемая соответствующей программой.
Индикация об ошибке, выявленной POST, отображается в виде сообщения на мониторе ПК. Наиболее грубые неисправности идентифицируются звуковыми кодами. Если сообщения об ошибках на экран монитора не поступают, то код ошибки может быть интерпретирован специальной платой POST, помещенной в разъем расширения системной платы (рис. 1.5). Код предоставит вам возможность определить адрес подпрограммы прерывания и код ошибки.
Плата POST содержит двухразрядный шестнадцатеричный дисплей, на котором отобра- жается код текущей тестовой проверки. Если произошел сбой тестовой программы, на экране отобразится код последней тестовой проверки.
Программа-загрузчик BOOT осуществляет поиск сектора загрузки на действующем основном устройстве загрузки. Необходимый критерий поиска сектора загрузки - сигнатура, которая должна завершаться шестнадцатеричным кодом 55AAh. В процессе выполнения кода загрузчика вызывается загрузочный сектор операционной системы, который загружает файлы ядра операционной системы.
Блок начальной загрузки - это первая запись на загрузочном диске. Он умещается в сек- тор размером 512 байт. Блок загрузки содержит очень короткую программу, предназначен- ную для активизации процесса загрузки операционной системы в ОЗУ ПК. В качестве устройства загрузки используется, как правило, флоппи-диск (А), привод жесткого диска (С, D) или CD-ROM. Кроме того, для загрузки могут быть использованы "ловушки" загрузчика BEV (Bootstrap Entry Vector). BEV представляет собой вектор, указывающий на внутренний код BIOS, который позволяет загрузить операционную систему без участия дисководов. BEV располагаются в ППЗУ расширений BIOS, например на интерфейсной плате Plug and Play Ethernet на шине ISA.
Для установки параметров ПК система BIOS располагает программой SETUP BIOS. Опции меню программы реализуют ручную настройку режимов работы аппаратного обеспечения. Для запуска программы достаточно во время выполнения POST удерживать нажатой клавишу Del или другую клавишу, указанную в "Руководстве пользователя".

Особенности работы с программой SETUP BIOS располагает двумя компонентами, предназначенными для настройки параметров ПК при загрузке системы. Аппаратный компонент - чип энергонезависимой памяти RTC CMOS RAM - предназначен для организации часов реального времени, а также для хранения данных настройки параметров ПК. Программа CMOS SETUP Utility, посредством которой эти данные можно изменить, хранится в энергонезависимой флэш-памяти. С помощью этой утилиты вы можете установить значения различных параметров, режимов работы системных устройств, а также УВВ.
Программа SETUP недоступна во время работы ПК.
Программу SETUP можно запустить при включении ПК или перезагрузке системы, т.е. практически сразу же после выполнения всех основных проверок POST. Для запуска SETUP следует во время выполнения POST нажать определенную клавишу или комбинацию клавиш. В табл. 1.2 представлены клавиши и комбинации клавиш, которые служат для запуска SETUP.
Таблица 1.2. Клавиши для запуска SETUP
Компания Клавиша или комбинация клавиш для запуска SETUP
AMI BIOS Del, F1, F2
Phoenix BIOS F2, Ctrl+Alt+Esc, Ctrl+Alt+S - старые версии
в режиме командной строки
Award BIOS Del, Ctrl+Alt+Del
Microid Research BIOS Esc
IBM Aptiva/Valupoint F1
Compaq F10>

Читайте, как получить доступ к настройкам BIOS или UEFI и как изменить их настройки . BIOS компьютера – это первое, что загружается во время запуска компьютера. Он инициализирует аппаратное обеспечение перед загрузкой операционной системы из жесткого диска или другого устройства. Многие низкоуровневые системные настройки компьютера доступны только в BIOS. Современные же компьютеры в основном уже идут с UEFI , которая является приемником традиционного BIOS. Но данные прошивки имеют много общего. Иногда даже интерфейс UEFI сложно отличить от BIOS.

Содержание:

BIOS и UEFI: в чём различие

BIOS расшифровывается как “Basic Input/Output System” («Базовая Система Ввода/Вывода» ) и является микропрограммой, которая хранится на чипе материнской платы компьютера. При включении компьютера, прежде чем он начнёт загружать операционную систему из жесткого диска, загружается BIOS который выполняет тестирование оборудования компьютера.

UEFI расшифровывается как “Unified Extensible Firmware Interface” («Расширяемый Интерфейс Прошивки» ), который пришел на замену традиционного BIOS. Данный интерфейс прошивки поддерживает загрузочные разделы размером более 2 ТБ, более четырёх разделов на одном жестком диске, загружается быстрее и имеет более современные функции и возможности. Например, только системы с UEFI поддерживают функцию “Secure Boot”, которая предотвращает взлом и несанкционированное использование ОС, защищает процесс загрузки от руткитов.

При обычном использовании компьютера для пользователя не имеет значения BIOS на компьютере или UEFI. Оба интерфейса управляют низкоуровневыми функциями оборудования и запускаются во время старта компьютера, предназначены для корректной инициализации аппаратного обеспечения при включении системы. Обе имеют интерфейсы, с помощью которых можно изменить большое количество системных настроек. Например, установить порядок загрузки, настроить параметры разгона, защитить компьютер с помощью загрузочного пароля, активировать поддержку виртуализации на аппаратном уровне, а также другие низкоуровневые возможности.

Как получить доступ к настройкам BIOS или UEFI

На разных компьютерах установлены разные способы доступа к BIOS или UEFI. Но, в любом случае понадобиться перезагрузить компьютер. Чтобы попасть в меню BIOS, необходимо нажать определённую клавишу во время загрузки компьютера. Как правило, то какую клавишу необходимо нажать указано на загрузочном экране компьютера: “Press F2 to access BIOS” , “Press to enter setup” , или пр. Наиболее распространёнными клавишами, которые необходимо нажать для того, чтобы попасть в BIOS являются: Del, F1, F2, F10 или Esc.

Часто, чтобы попасть в UEFI требуется нажать те же клавиши, что и для BIOS. Но чтобы узнать точно, лучше ознакомиться с руководством вашего компьютера или материнской платы.

На компьютерах с Windows 8 или 10, для доступа к UEFI может понадобиться перейти к загрузочному меню. Для этого выберите в меню Пуск вашего компьютера, удерживая клавишу Shift.

Компьютер перезагрузится в специальном загрузочном меню, в котором выберите Диагностика / Дополнительные параметры / Параметры встроенного ПО UEFI .

Как изменить настройки BIOS или UEFI

Как мы уже упоминали выше, вид меню BIOS или UEFI на разных компьютерах может отличаться. BIOS имеет текстовый интерфейс по которому можно перемещаться только с помощью клавиш стрелок, и делать выбор нажатием клавиши Enter. Клавиши, которые можно использовать в меню, в котором вы находитесь, указаны внизу экрана или справа (в зависимости от конфигурации прошивки).

UEFI обычно имеет графический интерфейс по которому можно перемещаться с помощью мыши и/или клавиатуры. Но на многих компьютерах всё ещё используется текстовый интерфейс даже с UEFI.

Будьте внимательны в меню BIOS или UEFI и вносите изменения в настройки только в том случае, если уверены в том, что делаете. Внося изменения в определённые настройки (особенно разгона), можно сделать работу компьютера нестабильной или даже повредить оборудование.

Некоторые настройки менее опасны чем другие. Например, изменение порядка загрузки (Boot Order или Boot Device Priority) менее рискованно, но и в результате их могут возникнуть сложности. Если изменить порядок загрузки и удалить жесткий диск из списка загрузочных устройств, то на компьютере не загрузится Windows до того момента, пока их порядок не будет восстановлен.

Даже если вы точно знаете, что ищете, на разных компьютерах, на разных BIOS и UEFI, одно и тоже меню может находится в разных местах и иметь другой вид. Поэтому лучше пользоваться вспомогательной информацией к каждому меню, которая расшифровывает то, что значит то или иное меню.

Например, меню «Enable Intel’s VT-x virtualization technology» обычно находится где-то в меню «Chipset» . Но на некоторых компьютерах его необходимо искать в меню «System Configuration» . Данное меню обычно имеет название «Virtualization Technology» , но также может называться “Intel Virtualization Technology” , “Intel VT-x” , “Virtualization Extensions” , или “Vanderpool” и т.д.

Если в вашем BIOS вы не можете найти необходимое меню, то посмотрите руководство к компьютеру, материнской плате или на сайте производителя.

После того, как необходимые настройки были осуществлены, необходимо выбрать “Save Changes” , чтобы сохранить внесённые изменения и перезагрузить компьютер. Также можно выбрать пункт “Discard Changes” , чтобы перезагрузить компьютер без сохранения изменений.

Если после изменения настроек в работе компьютера стали наблюдаться проблемы, то попробуйте найти в меню BIOS или UEFI пункт который называется “Reset to Default Settings” или “Load Setup Defaults” . Таким образом настройки BIOS или UEFI будут сброшены к таким которые установлены производителем по умолчанию, отменив все внесённые пользователем изменения.

Даже самые поверхностные пользователи ПК наверняка слышали о слове BIOS, о котором и пойдет сегодня речь. Мы разберем, что это такое биос и для чего он нужен в компьютере.

Немного поговорим о том, как его чаще всего используют обычные пользователи и специалисты в сервисных центрах проводя ремонт или диагностику нашего оборудования.

Что такое BIOS

Начнем с простого. BIOS (Basic input-output system - Базовая система ввода-вывода) – это совокупность микропрограмм, которые помогают настроить комплектующие системного блока, а так же загрузку ОС. На него даже можно посмотреть, если вскрыть корпус компьютера, то на материнской плате можно найти небольшую микросхему на которой хранится биос, не вооруженным взглядом понять о какой схеме идет речь достаточно сложно, но для наглядности смотрите картинку ниже.

Часто микросхему BIOS путают с батарейкой, которая отвечает за сохранность данных при выключение компьютера. То есть, когда мы выключаем компьютер, он же как-то должен запоминать сколько сейчас времени, какая картинка стоит у Вас на рабочем столе, в каком порядке расположены ярлыки и многие другие порой незначительные настройки.

Собственно, увидеть элемент, который отвечает за сохранность настроек намного легче, чем найти микросхему BIOS. Достаточно еще раз посмотреть на материнскую плату, на ней Вы увидите подобие батарейки в форме таблетки. Именно эта батарейка обеспечивает питанием некоторые элементы материнской платы после полного отключения компьютера от электросети в том числе и биос.

Иногда, пользователи попадают в ситуацию, когда просто необходимо сбросить настройки BIOS на настройки по умолчанию и сделать это из системы не получается. В такой ситуации находчивые пользователи просто вынимают батарейку из материнской платы на несколько минут и настройки полностью сбрасываются на заводские (если вы тоже так делаете, то не забывайте аккуратно устанавливать батарейку на место) .

BIOS бывает разным. Его внешний вид и функционал зависит от производителя. Так, например, можно выделить несколько типов:

Как зайти в BIOS

Для того, чтобы зайти в него на различных компьютерах используются разные клавиши и их сочетания. Перечислим самые распространенные:

• Ctrl+Alt+Esc.

Узнать какое сочетание подходит именно Вам не сложно. Как только Вы запустите компьютер в одном из углов экрана будет указано необходимое сочетание с пометкой BIOS или Press for setup.

Навигация BIOS

Теперь, когда вопроса как зайти в BIOS больше не возникает, стоит разобраться что же в нем можно делать и как им пользоваться. Базовыми элементами управления являются следующие клавиши:

• (←), (→) – влево, вправо;
• (↓), () – вверх, вниз;
• Enter – выбрать;
• Esc – назад, выйти.

На данный момент существую версии BIOS с красивым графическим интерфейсом, русификацией и возможностью управления мышкой, однако, на данный момент осталось еще очень много ПК с версиями BIOS, где управление осуществляется лишь с помощью клавиатуру. В любом случае ни в первой, ни во втором случае управление не вызовет у Вас затруднений.

Возможности BIOS.

Перейдем к том, что же можно сделать в BIOS. Чаще всего пользователи встречаются с BIOS в момент переустановки Windows, когда необходимо поменять загрузочный диск, однако, это не единственная его функция. Перечислим основные из них:

• Включать и выключать некоторые устройства;
• Выставить системное время;
• Выставить загрузочный диск (можно поставить жесткий диск, флешку, привод);
• Выставить параметры питания устройств;

Управление BIOS интуитивно понятно и просто для любого пользователя, поэтому проблем возникнуть не должно. Стоит лишь помнить, что, если Вы не уверены в том, стоит ли менять какую-либо настройку, то лучше оставьте все на своих местах. Однако, если все же настройки сбились, то Вы всегда сможете нажать клавишу «F9», чтобы восстановить настройки по умолчанию.