Большие секреты маленького BIOS’а

Как вы яхту назовете, так она и поплывет
капитан Врунгель

Вот и BIOS современного компьютера, как и имя яхты, имеет прямое отношение к «плавучести» вашего кремниевого друга в бушующем океане софта. Одна ошибка в параметрах - и прекрасная ласточка превращается в неповоротливого монстра, не имеющего ничего общего со стабильностью и высокой производительностью. В этой статье я попытаюсь обобщить некоторые знания и опыт по настройке BIOS’а компьютера. Данная тема настолько обширна, что осветить все просто не представляется возможным. Однако я постараюсь обрисовать основные пункты настройки и оптимизации работы компьютера средствами Базовой Системы Ввода-Вывода.

BIOS. Общая информация

Важным элементом системной платы является BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода). Так называют аппаратно встроенное в компьютер программное обеспечение, которое доступно без обращения к диску. В микросхеме BIOS содержится программный код, необходимый для управления клавиатурой, видеокартой, дисками, портами и другими компонентами. Обычно BIOS размещается в микросхеме ПЗУ (ROM, Read Only Memory), расположенной на материнской плате компьютера (этот узел часто называют ROM BIOS). Такая технология позволяет обеспечить постоянную доступность BIOS независимо от работоспособности внешних по отношению к материнской плате компонентов (например, загрузочных дисков).

Поскольку доступ к RAM (оперативной памяти) осуществляется значительно быстрее, чем к ROM, многие изготовители предусматривают при включении питания автоматическое копирование BIOS из ROM в оперативную память. Задействованная при этом область памяти называется теневой (Shadow RAM). В микросхемах BIOS используют различные типы памяти для хранения программного кода. PROM (Programmable Read-Only Memory) — это тип памяти, данные в которую могут быть записаны только однократно. Отличие PROM от ROM в том, что PROM изначально производятся «чистыми», в то время как в ROM данные заносятся в процессе производства.

А для записи данных в микросхемы PROM применяют устройства, называемые программаторами. EPROM (Erasable Programmable Read- Only Memory — стираемое программируемое ПЗУ) — специальный тип PROM, который может очищаться (и записываться) с использованием ультрафиолетовых лучей. Память типа EEPROM похожа на EPROM, но операции стирания-записи производятся электрическими сигналами.

В настоящее время большинство современных материнских плат комплектуется микросхемами FLASH BIOS, код в которых может перезаписываться при помощи специальной программы. Такой подход облегчает модернизацию BIOS при появлении новых компонентов, которым нужно обеспечить поддержку (например, новейших типов микросхем оперативной памяти). Так как львиная доля программного кода BIOS стандартизирована, то есть является одинаковой и обязательной для всех компьютеров PC, в принципе, менять его нет особой необходимости. Перезапись BIOS — крайне ответственная и весьма непростая задача.

Браться за нее следует только в самом крайнем случае — если проблема не решается никакими другими способами. При этом надо ясно отдавать себе отчет в необходимости и последствиях каждого шага этой операции. Современные типы BIOS, выполненные по технологии Plug- and-Play, называют PnP BIOS, при этом поддержка такой архитектуры обеспечивается только микросхемами Flash ROM. Вообще полная поддержка технологии Plug-and-Play со стороны Windows возможна только в случае применения PnP BIOS.

Обычно это обстоятельство служит веским основанием для принятия решения о перезаписи BIOS. Кроме вышеуказанного, в новых версиях BIOS часто исправляются мелкие ошибки и недоработки. Новые версии обычно содержат и новые возможности.

Назначение и функции BIOS

В современных компьютерах BIOS выполняет несколько функций:

• Запуск компьютера и процедура самотестирования (Power-On Self Test — POST). Программа , расположенная в микросхеме BIOS, загружается первой после включения питания компьютера. Она детектирует и проверяет установленное оборудование, настраивает его и готовит к работе. Если обнаруживается неисправность оборудования, процедура POST останавливается с выводом соответствующего сообщения или звукового сигнала. . Настройка параметров системы с помощью программы BIOS Setup. Во время процедуры POST оборудование определяется в соответствии с параметрами BIOS, хранящимися в специальной CMOS-памяти. Изменяя эти параметры, пользователь может настроить работу отдельных устройств и системы в целом по своим потребностям. Редактируются они в специальной программе, которую также называют BIOS Setup или CMOS Setup.
• Поддержка функций ввода-вывода с помощью программных прерываний BIOS. В составе системной BIOS есть встроенные функции для работы с клавиатурой, видеоадаптером, дисководами, жесткими дисками, портами ввода-вывода и др. Эти функции широко используются в операционных системах, подобных MS-DOS, и практически не применяются в современных версиях Windows.

Процедура POST

Первое устройство, которое запускается после нажатия кнопки включения компьютера — блок питания. Если все питающие напряжения окажутся в норме, вступает в работу центральный процессор, который считывает содержимое микросхемы BIOS и начинает выполнять записанную в ней процедуру самотестирования, или POST. POST решает несколько основных задач:

1. Инициализирует и настраивает основные системные компоненты: процессор, оперативную память, чипсет и видеоадаптер.
2. Проверяет контрольную сумму CMOS и состояние батареи. Если контрольная сумма CMOS ошибочная, будут загружены значения по умолчанию.
3. Тестирует процессор и оперативную память. Результаты обычно выводятся на экран.
4. Инициализирует и настраивает периферийные устройства: клавиатуру, мышь, дисководы, жесткие диски и др. Сведения об обнаруженных
   накопителях также выводятся на экран.
5. Распределяет ресурсы между устройствами и выводит таблицу с обнаруженными устройствами и назначенными для них ресурсами.
6. Ищет и инициализирует устройства с собственной BIOS.
7. Вызывает загрузчик операционной системы.

После того, как успешно завершилась процедура POST, запускается поиск загрузочного сектора, который может находиться на жестком диске или сменном носителе. Порядок опроса устройств устанавливается с помощью параметров BIOS: First Boot Device, Second Boot Device, Third Boot Device.

Основные разработчики BIOS

Раньше — примерно в начале-середине 90-х — можно было встретить версии BIOS, целиком разработанные производителями системных (материнских) плат или ноутбуков — например Intel, IBM, Compaq, Toshiba, Dell. В результате эволюции компьютерного оборудования все лучшие наработки были воплощены в продукции таких брэндов, как Award, AMI, Phoenix, которые сейчас являются основными производителями программного кода BIOS. Поэтому версии BIOS различаются незначительно. Рассмотрим подробнее каждого производителя базовой версии BIOS.

AwardBIOS компании Award Software (phoenix.com) — наиболее известный производитель BIOS. В свое время очень популярной была версия 4.51, позже появилась версия 6.0, которая установлена на львиной доле современных материнских плат. В далеком 1998 году фирма Award была куплена компанией Phoenix, однако все последующие разработки выходят под торговой маркой AwardBIOS или Phoenix-Award BIOS.

AMIBIOS компании American Megatrends (ami.com). В настоящее время данный производитель занимает второе место по популярности среди производителей материнских плат. В основном данную версию BIOS на свою продукцию устанавливают такие компании, как ASUStec, ASRock, MSI.

PhoenixBIOS компании Phoenix Technologies (phoenix.com) чаще всего встречается на ноутбуках.

Версии BIOS

Для того, чтобы использовать все возможности чипсета, установленного на материнской плате, а также особенности работы со всем периферийным оборудованием (жесткие диски, карты расширения и пр.), необходима своя версия BIOS. Но для того, чтобы создать необходимую версию, нужно обеспечить полный цикл разработки программы. Но фирмам-производителям невыгодно содержать специальный отдел, тратить время и ресурсы. Поэтому создание BIOS обычно разделяют на два этапа:

1. Производитель BIOS разрабатывает базовую версию, в которой реализованы все функции, не зависящие от особенностей чипсета.
2. Производитель материнской платы совместно с компанией — разработчиком BIOS, так сказать, подгоняют версию под особенности платы. Со временем появляется новое периферийное оборудование, и BIOS может неоднократно изменяться после выпуска платы, получая новые функции и возможности. Новые версии BIOS выкладываются для скачивания на сайтах компаний — производителей материнских плат с точным указанием модели этой самой платы.

Таким образом, понятие «версия BIOS» можно обозначить как версию базового кода (обычно обозначается как AwardBIOS 6.0 — шестая версия BIOS компании Award) либо версию BIOS для конкретной модели материнской платы, название которой обычно состоит из сокращенного названия модели платы и номера обновления.

Вход в BIOS Setup

Вход в BIOS Setup возможен только при включении компьютера. При первоначальном тестировании POST (слышен один короткий сигнал из системного динамика) необходимо нажать определенную клавишу или сочетание клавиш. Обычно на экранной заставке при тестировании отображается надпись типа «Press DEL to enter Setup» — это означает, что для входа в BIOS Setup необходимо нажать клавишу DEL. Узнать, за которой клавишей закреплен вход в BIOS, можно из инструкции к материнской плате. Если инструкции нет, а экранная заставка не отображает подсказки, можно опробовать наиболее известные варианты комбинаций:

Delete
F1, F2, F3, F10, F11, F12
Esc
Ctrl + Shift + S или Ctrl + Alt + S
Ctrl + Alt + Esc
Ctrl + Alt + Delete