Хранит программное обеспечение, которое запускается сразу после включения питания и обычно содержит биос

Обновлено: 20.11.2024

Самотестирование при включении (POST) – это набор процедур, выполняемых микропрограммой или программным обеспечением сразу после включения компьютера, чтобы определить, работает ли оборудование должным образом. Процесс будет продолжен только в том случае, если необходимое оборудование работает правильно, иначе BIOS (базовое программное обеспечение ввода-вывода) выдаст сообщение об ошибке. Последовательность POST выполняется независимо от операционной системы и обрабатывается системным BIOS. После того, как тесты пройдены, POST обычно уведомляет ОС звуковыми сигналами, при этом количество звуковых сигналов может варьироваться от системы к системе. Когда POST успешно завершается, включается начальная загрузка. Начальная загрузка запускает инициализацию ОС.

Роль POST в последовательности загрузки

Последовательность загрузки — это процесс запуска компьютера/системы. Процесс загрузки инициируется при нажатии кнопки питания, он отправляет питание загрузчику в кэш-память. Загрузчик выполняет POST как предзагрузочную последовательность, и если все работает хорошо и без ошибок, активируется BIOS (базовая система ввода-вывода), которая находит и загружает операционную систему.

  1. Найти, определить размер и проверить оперативную память системы.
  2. Инициализировать BIOS.
  3. Определите, систематизируйте и выберите устройства, доступные для загрузки.
  4. Проверьте регистры процессора.
  5. Проверьте целостность самого кода BIOS.
  6. Проверьте некоторые основные компоненты, такие как DMA, таймер, контроллер прерываний.
  7. Передать управление другим специализированным расширениям BIOS (если они установлены).
  • Элементы оборудования, такие как процессор, устройства хранения и память.
  • Основные системные устройства, такие как клавиатура и другие периферийные устройства.
  • Регистры ЦП
  • DMA (прямой доступ к памяти)
  • Таймер
  • Контроллер прерываний

Типы ошибок, возникающих во время POST

Если в POST есть какие-либо ошибки, система не сможет перейти к следующим шагам (процессу загрузки), поскольку это приведет к фатальной ошибке. Последовательность POST выполняется независимо от операционной системы. Однако способ обработки POST и типы выдаваемых ошибок могут быть изменены Поставщиком в соответствии с системными требованиями.

Сообщение об ошибке может состоять из текстовых сообщений на консоли или звуковых сигналов. Независимо от поставщика должно быть руководство, описывающее типы ошибок и сопоставления сообщений об ошибках, которые помогут нам устранить неполадки. Сообщения об ошибках могут варьироваться от ошибки четности до неисправности материнской платы.

Базовая система ввода/вывода компьютера (BIOS) – это программа, которая хранится в энергонезависимой памяти, например в постоянной памяти (ПЗУ) или флэш-памяти, что делает ее микропрограммой. BIOS (иногда называемый ROM BIOS) всегда является первой программой, которая запускается при включении компьютера.

Вот что происходит в процессе загрузки (см. шаги на схеме ниже):

Питание включено.

ЦП передает управление BIOS.

В BIOS запускается программа Power-On Self Test, которая определяет объем памяти компьютера, а затем подтверждает правильность работы критически важного низкоуровневого оборудования. О любых ошибках сообщает последовательность звуковых сигналов. После этого BIOS отключает все настраиваемые устройства.

BIOS идентифицирует все периферийные устройства компьютера, такие как жесткие диски и карты расширения. Сначала он ищет устройства plug-and-play и присваивает каждому номер, но в данный момент не включает устройства.

BIOS находит первичное загрузочное устройство или устройство начальной загрузки программы (IPL). Обычно это запоминающее устройство, такое как жесткий диск, дисковод для гибких дисков или компакт-диск, на котором находится операционная система, но это может быть и сетевая карта, подключенная к серверу. BIOS также находит все вторичные устройства IPL системы.

BIOS создает таблицу системных ресурсов, назначая бесконфликтные ресурсы в соответствии с тем, какие устройства он обнаружил, и данными конфигурации, хранящимися в энергонезависимой оперативной памяти.

Он выбирает и включает первичные устройства ввода (клавиатура) и устройства вывода (монитор), чтобы в случае возникновения проблем в процессе загрузки BIOS мог отобразить экран восстановления и позволить пользователю выбрать сохраненную конфигурацию системных настроек, которая известно, что они работают. BIOS зафиксировала эти настройки при последней успешной загрузке компьютера и сохранила их в энергонезависимой оперативной памяти.

Он сканирует устройства, не поддерживающие технологию plug-and-play, в том числе шину PCI, и добавляет данные из их ПЗУ в свою таблицу ресурсов.

BIOS разрешает конфликты устройств и настраивает выбранное загрузочное устройство.

Он включает устройства plug-and-play, вызывая их дополнительные ПЗУ с соответствующими параметрами.

Запускает загрузчик начальной загрузки.Если по какой-либо причине IPL по умолчанию не загружает операционную систему, BIOS пытается использовать следующее устройство IPL в списке.

Устройство IPL загружает операционную систему в память.

BIOS также содержит программу установки, с помощью которой пользователь может настраивать аппаратные параметры, такие как пароли компьютера, время и дата. Поскольку BIOS настраивает основное устройство ввода и вывода во время процесса загрузки, пользователь может запустить программу установки и настроить параметры устройства, возможно, даже выбрав другое устройство IPL, например второй жесткий диск, если компьютер не загружается.< /p>

Основное изменение в функциях BIOS ПК произошло в 1995 году с появлением Windows 95. В новой операционной системе реализована функция plug-and-play, которая не только упростила работу по добавлению плат расширения, но и помогла определить согласованный механизм. чтобы BIOS распознавал и конфигурировал устройства в системе.

Ранние системы предполагали, что устройству всегда будут требоваться одни и те же ресурсы — например, номер прерывания контроллера диска и диапазон адресов ввода-вывода. Считалось, что они никогда не изменятся или что они по своей природе статичны и поэтому их нужно назначать только один раз.

Однако технология plug-and-play дает BIOS свободу изменять номер прерывания и адреса ввода-вывода, используемые контроллером диска, чтобы избежать конфликтов ресурсов.

Благодаря универсальной последовательной шине и соединениям IEEE 1394 устройства можно подключать в горячем режиме. Другими словами, они могут появиться или исчезнуть без предупреждения.

Это означает, что BIOS должен хранить информацию о системных ресурсах для каждого устройства, о котором система когда-либо знала, и делать это динамически, чтобы системные ресурсы, такие как номер прерывания, диапазон адресов или идентификатор устройства, могли быть переназначены без требуется перезагрузка.

Чтобы просмотреть PDF-версию этой диаграммы, щелкните изображение выше.

Эксклюзив только для Computerworld Online

Обновление BIOS

Когда в компьютер необходимо установить новое оборудование, например жесткий диск большего объема, больший объем памяти или новую видеокарту, часто обнаруживается, что BIOS компьютера не поддерживает все возможности нового оборудования. Возможно, самое яркое свидетельство этого произошло, когда размер жестких дисков превысил 4 ГБ, а затем 8 ГБ. В то время вполне можно было установить, скажем, винчестер на 12 ГБ, а потом обнаружить, что компьютер может использовать только первые 8 ГБ.

Решение проблемы заключается в обновлении микросхемы BIOS. Системы большинства компьютеров, выпущенных в последние годы, можно обновить с помощью программы флэш-памяти, которая устанавливает новые инструкции и возможности. Обычно информация и файлы, необходимые для этого, доступны на веб-сайте производителя компьютера или материнской платы.

К сожалению, очень важно понимать, насколько радикальным шагом может быть обновление BIOS. Прежде чем вы это сделаете, рекомендуется сделать резервную копию всех данных с жесткого диска. Кроме того, посмотрите, есть ли перемычка восстановления, которая позволит вам восстановить исходный BIOS. Хотя обновление BIOS обычно проходит без проблем, процесс может повредить или разрушить микросхему BIOS, что сделает компьютер непригодным для использования.

Каждый компьютер с материнской платой включает в себя специальную микросхему, называемую BIOS или ROM BIOS (базовая система ввода-вывода только для чтения). BIOS содержит инструкции по загрузке основного компьютерного оборудования. BIOS также включает тест, называемый POST (самотестирование при включении питания), который гарантирует, что компьютер соответствует требованиям для правильной загрузки. Если компьютер не проходит POST, вы получите комбинацию звуковых сигналов, указывающих на сбой в работе компьютера.

BIOS выполняет 4 основные функции:

POST — проверьте аппаратное обеспечение компьютера, чтобы убедиться, что оборудование работает должным образом, прежде чем начинать процесс загрузки операционной системы.

Загрузчик начальной загрузки — процесс поиска операционной системы. Если дееспособная операционная система находится в BIOS, она передаст управление ей.

BIOS — программное обеспечение/драйверы, обеспечивающие взаимодействие между операционной системой и вашим оборудованием. При работе в DOS или Windows используется полная поддержка BIOS.

Настройка CMOS — программа настройки. Это позволяет настраивать параметры оборудования, включая системные параметры, такие как пароли компьютеров, время и дата.

Какую роль играет BIOS во время загрузки системы?

Как загружается система

Системный BIOS запускает компьютер при его включении. Ниже приведены шаги, которые включает типичная последовательность загрузки.

  1. Внутренний источник питания включается и инициализируется.Блоку питания требуется некоторое время, прежде чем он сможет обеспечить надежное питание для остальной части компьютера, и его преждевременное включение может привести к повреждению. Таким образом, чипсет будет генерировать сигнал сброса процессору (так же, как если бы вы некоторое время удерживали кнопку сброса на корпусе), пока не получит сигнал Power Good от блока питания.
  2. Когда кнопка сброса будет отпущена, процессор будет готов к выполнению. Когда процессор впервые запускается, он страдает амнезией; в памяти вообще нечего выполнять. Конечно, производители процессоров знают, что это произойдет, поэтому они предварительно программируют процессор так, чтобы он всегда обращался к одному и тому же месту в ПЗУ системы BIOS для запуска программы загрузки BIOS. Обычно это место FFFF0h, прямо в конце системной памяти. Они поместили его туда, чтобы размер ПЗУ можно было изменить, не создавая проблем с совместимостью. Поскольку оттуда до конца обычной памяти осталось всего 16 байт, это место просто содержит инструкцию «перехода», сообщающую процессору, куда идти, чтобы найти настоящую программу запуска BIOS.
  3. BIOS выполняет самотестирование при включении питания (POST). Если есть фатальные ошибки, процесс загрузки останавливается. Звуковые коды POST можно найти в этой области мастера по устранению неполадок.
  4. BIOS ищет видеокарту. В частности, он ищет встроенную программу BIOS видеокарты и запускает ее. Этот BIOS обычно находится в памяти по адресу C000h. Системный BIOS выполняет BIOS видеокарты, который инициализирует видеокарту. Большинство современных карт будут отображать на экране информацию о видеокарте. (Вот почему на современном ПК вы обычно видите что-то на экране о видеокарте до того, как увидите сообщения от самого системного BIOS).
  5. Затем BIOS ищет ПЗУ других устройств, чтобы узнать, есть ли на них BIOS. Обычно BIOS жесткого диска IDE/ATA находится по адресу C8000h и выполняется. Если обнаружены BIOS других устройств, они также выполняются.
  6. В BIOS отображается экран запуска.
  7. BIOS выполняет дополнительные тесты системы, включая тест подсчета памяти, который вы видите на экране. Обычно BIOS отображает на экране текстовое сообщение об ошибке, если в этот момент обнаруживает ошибку; эти сообщения об ошибках и их пояснения можно найти в этой части мастера по устранению неполадок.
  8. BIOS выполняет своего рода «инвентаризацию системы», выполняя дополнительные тесты, чтобы определить, какое оборудование установлено в системе. Современные BIOS имеют множество автоматических настроек и определяют тайминг памяти (например) в зависимости от того, какой тип памяти он находит. Многие BIOS также могут динамически устанавливать параметры жесткого диска и режимы доступа и определяют их примерно в это время. Некоторые будут отображать сообщение на экране для каждого диска, который они обнаруживают и настраивают таким образом. Теперь BIOS также будет искать и маркировать логические устройства (порты COM и LPT).
  9. Если BIOS поддерживает стандарт Plug and Play, в это время он обнаружит и настроит устройства Plug and Play и отобразит сообщение на экране для каждого найденного устройства. Подробнее о том, как PnP обнаруживает устройства и распределяет ресурсы, см. здесь.
  10. В BIOS отобразится сводная информация о конфигурации вашей системы. Проверка этой страницы данных может помочь в диагностике проблем с настройкой, хотя ее может быть трудно увидеть, потому что иногда она очень быстро мигает на экране перед прокруткой вверх.
  11. BIOS начинает поиск диска для загрузки. В большинстве современных BIOS есть параметр, определяющий, должна ли система сначала пытаться загрузиться с гибкого диска (A:) или с жесткого диска (C:). Некоторые BIOS даже позволяют выполнять загрузку с дисковода компакт-дисков или других устройств, в зависимости от настройки BIOS последовательности загрузки.
  12. Определив целевой загрузочный диск, BIOS ищет загрузочную информацию, чтобы запустить процесс загрузки операционной системы. Если он ищет жесткий диск, он ищет основную загрузочную запись в цилиндре 0, головке 0, секторе 1 (первый сектор на диске); если он ищет гибкий диск, он ищет тот же адрес на гибком диске для загрузочного сектора тома.
  13. Если он находит то, что ищет, BIOS запускает процесс загрузки операционной системы, используя информацию в загрузочном секторе. В этот момент код в загрузочном секторе берет на себя функции BIOS. Процесс загрузки DOS подробно описан здесь. Если первое устройство, которое система попытается найти (гибкий диск, жесткий диск и т. д.), не будет найдено, BIOS попытается использовать следующее устройство в последовательности загрузки и продолжит работу, пока не найдет загрузочное устройство.
  14. Если загрузочное устройство вообще не найдено, система обычно отображает сообщение об ошибке, а затем зависает. Что представляет собой сообщение об ошибке, полностью зависит от BIOS и может быть любым, от довольно ясного «Нет доступных загрузочных устройств» до очень загадочного «НЕТ ПЗУ БАЗОВОГО - СИСТЕМА ОСТАНОВЛЕНА».Это также произойдет, если у вас есть загрузочный раздел жесткого диска, но вы забыли сделать его активным.

BIOS — это часть программы. При запуске системы регистр EIP инициализируется значением FFFF0 для выполнения там инструкции JMP, что приводит к выполнению системного кода BIOS.

BIOS инициализирует другие устройства; инициализировать вектор прерывания; найдите другие программы BIOS и запустите их.

Затенение

Метод, используемый для увеличения скорости компьютера за счет использования высокоскоростной оперативной памяти вместо более медленной постоянной памяти (оперативная память примерно в три раза быстрее, чем ПЗУ). Например, на ПК весь код для управления аппаратными устройствами, такими как клавиатура, обычно выполняется в специальной микросхеме ПЗУ, называемой ПЗУ BIOS. Однако этот чип медленнее, чем оперативная память общего назначения, в состав которой входит основная память. Поэтому многие производители ПК настраивают свои ПК на копирование кода BIOS в ОЗУ при загрузке компьютера. ОЗУ, используемое для хранения кода BIOS, называется теневым ОЗУ.

Программное обеспечение BIOS выполняет несколько различных функций, но его наиболее важной функцией является загрузка операционной системы. Когда вы включаете компьютер и микропроцессор пытается выполнить свою первую инструкцию, он должен откуда-то получить эту инструкцию. Он не может получить его из операционной системы, потому что операционная система находится на жестком диске, и микропроцессор не может получить к ней доступ без каких-либо инструкций, которые сообщают ему, как это сделать. Эти инструкции предоставляет BIOS. Некоторые другие общие задачи, которые выполняет BIOS, включают:

  • Самопроверка при включении питания (POST) для всех различных аппаратных компонентов в системе, чтобы убедиться, что все работает правильно.
  • Активация других микросхем BIOS на разных платах, установленных в компьютере. Например, SCSI и видеокарты часто имеют свои собственные микросхемы BIOS.
  • Предоставление набора низкоуровневых подпрограмм, которые операционная система использует для взаимодействия с различными аппаратными устройствами. Именно эти подпрограммы дали название BIOS. Они управляют такими вещами, как клавиатура, экран, последовательные и параллельные порты, особенно во время загрузки компьютера.
  • Управление набором настроек для жестких дисков, часов и т. д.

BIOS — это специальное программное обеспечение, которое связывает основные аппаратные компоненты вашего компьютера с операционной системой. Обычно он хранится на микросхеме флэш-памяти на материнской плате, но иногда микросхема представляет собой ПЗУ другого типа.

Когда вы включаете компьютер, BIOS выполняет несколько действий. Это его обычная последовательность:

  1. Проверьте настройки CMOS для пользовательских настроек.
  2. Загрузить обработчики прерываний и драйверы устройств
  3. Инициализировать регистры и управление питанием
  4. Выполните самотестирование при включении (POST)
  5. Показать системные настройки
  6. Определить, какие устройства являются загрузочными
  7. Запустить последовательность начальной загрузки

Первое, что делает BIOS, — это проверяет информацию, хранящуюся в крошечном (64 байта) объеме ОЗУ, расположенном на комплементарной микросхеме оксида металла-полупроводника (CMOS). Настройка CMOS предоставляет подробную информацию, относящуюся к вашей системе, и может быть изменена по мере изменения вашей системы. BIOS использует эту информацию для изменения или дополнения программ по умолчанию по мере необходимости. Подробнее об этих настройках мы поговорим позже.

Обработчики прерываний – это небольшие программные средства, которые действуют как переводчики между аппаратными компонентами и операционной системой. Например, когда вы нажимаете клавишу на клавиатуре, сигнал отправляется обработчику прерывания клавиатуры, который сообщает ЦП, что это такое, и передает его операционной системе. Драйверы устройств — это другие части программного обеспечения, которые идентифицируют базовые аппаратные компоненты, такие как клавиатура, мышь, жесткий диск и дисковод для гибких дисков. Поскольку BIOS постоянно перехватывает сигналы, поступающие к оборудованию и от него, он обычно копируется или затеняется в ОЗУ для ускорения работы.

Читайте также: