Какая из подпрограмм BIOS обеспечивает тестирование ПК перед загрузкой операционной системы

Обновлено: 02.07.2024

I, Включение компьютера

При запуске компьютера из выключенного состояния (холодная загрузка) или при его перезагрузке из-за того, что программа обнаружила ошибку, после которой не может восстановиться (горячая загрузка, например: [Control]+[Alt]+ [Удалить]) ваш компьютер выполнит ряд инициализаций, тестов и загрузок, называемых загрузкой. Boot — это сокращение от bootstrap, которое в прежние времена представляло собой ремешок, прикрепленный к верхней части ботинка, за который можно было потянуть, чтобы надеть ботинок. Отсюда и выражение «подтягиваться за бутсы». Точно так же утилиты начальной загрузки помогают компьютеру начать работу.

BIOS (базовая система ввода-вывода) отвечает за загрузку компьютера, предоставляя базовый набор инструкций и предоставляя компьютеру небольшой встроенный стартовый набор для запуска остального программного обеспечения с дискет (FDD) и жестких дисков. (жесткий диск). BIOS выполняет все задачи, которые необходимо выполнить во время запуска: POST. POST — это сокращение от самопроверки при включении, серия диагностических тестов, которые запускаются автоматически при включении компьютера. Фактические тесты могут различаться в зависимости от того, как настроен BIOS, но обычно POST тестирует ОЗУ, клавиатуру и дисководы. Если тесты пройдены успешно, компьютер загружается сам. Если тесты не пройдены, компьютер сообщает об ошибке, издавая серию звуковых сигналов и, возможно, отображая сообщение об ошибке и код на экране дисплея. Количество звуков указывает на ошибку, но отличается от одного BIOS к другому. Если тест положительный, BIOS переходит к загрузке операционной системы с FDD или HDD).

Кроме того, BIOS предоставляет интерфейс к основному оборудованию для операционной системы в виде библиотеки обработчиков прерываний, что позволяет выполнять весь код, необходимый для управления клавиатурой, экраном дисплея, дисководами, последовательной связью и рядом устройств. различных функций. Например, каждый раз, когда нажимается клавиша, ЦП (центральный процессор) выполняет прерывание для чтения этой клавиши. Это аналогично для других устройств ввода/вывода (последовательные и параллельные порты, видеокарты, звуковые карты, контроллеры жестких дисков и т. д.). Некоторые старые ПК не могут работать со всем современным оборудованием, потому что их BIOS не поддерживает это оборудование. Операционная система не может вызвать процедуру BIOS для ее использования; эту проблему можно решить, заменив BIOS на более новый, который поддерживает ваше новое оборудование, или установив драйвер устройства для оборудования.

BIOS обычно помещается в микросхему ПЗУ (постоянное запоминающее устройство), которая поставляется вместе с компьютером (часто ее называют ПЗУ BIOS). Это гарантирует, что BIOS всегда будет доступен и не будет поврежден, например, при отказе диска. Поскольку ОЗУ работает быстрее, чем ПЗУ, многие производители компьютеров разрабатывают системы таким образом, чтобы BIOS копировался из ПЗУ в ОЗУ при каждой загрузке компьютера. Это известно как затенение. Многие современные ПК имеют флэш-BIOS, а это значит, что BIOS записан на микросхему флэш-памяти, которую при необходимости можно обновить.

Для выполнения своих задач BIOS необходимо знать различные параметры (конфигурацию оборудования). Они постоянно сохраняются в небольшой части (64 байта) CMOS RAM (комплементарная память с произвольным доступом на основе оксидов металлов и полупроводников). Питание CMOS обеспечивается маленькой батарейкой, поэтому ее содержимое не потеряется после выключения ПК. Поэтому на борту есть аккумулятор и небольшая оперативная память, которая никогда (должна. ) не теряет свою информацию. Раньше память была частью микросхемы часов, а теперь она является частью высокоинтегрированной схемы (ИС). CMOS — это название технологии, которая требует очень низкого энергопотребления, поэтому батарея компьютера не используется слишком много. Собственно, на новых платах стоит не батарея, а аккумулятор (Ni_Cad в большинстве случаев). Подзаряжается каждый раз при включении компьютера. Если ваш CMOS питается от внешних батарей, убедитесь, что они находятся в хорошем рабочем состоянии. Также убедитесь, что они не протекают. Это может повредить материнскую плату. В противном случае ваша CMOS может внезапно «забыть» свою конфигурацию, и вы можете искать проблему в другом месте. В некоторых новых материнских платах используется технология Dallas Nov-Ram. Он избавляет от встроенной батареи: в чип вклеен литиевый элемент со сроком службы 10 лет.

Чтобы изменить параметры, с помощью которых BIOS настраивает ваш набор микросхем (интегральные схемы, содержащие основные функции материнской платы и платы расширения), вы будете использовать набор процедур, называемых НАСТРОЙКА. Первоначальный IBM PC настраивался с помощью DIP-переключателей (Dual-In-line Package), встроенных в материнскую плату. Правильная настройка DIP-переключателей ПК и XT была чем-то вроде тайного искусства. Переключатели/перемычки DIP (Dual-In-line Package) по-прежнему используются для конфигурации памяти и выбора тактовой частоты. Когда был представлен PC-AT, он включал в себя CMOS-память с питанием от батареи.Первоначально CMOS устанавливалась программой на диагностическом диске, однако более поздние клоны включали процедуры в BIOS, которые позволяли (пере)настраивать CMOS, если использовались определенные волшебные нажатия клавиш (например, [DEL]). К сожалению, по мере того, как чипсеты, управляющие современными ЦП, становились все более сложными, количество параметров, задаваемых в SETUP, росло. Более того, между полдюжиной поставщиков BIOS, тремя дюжинами производителей чипсетов и большим количеством производителей материнских плат практически отсутствует стандартизация терминологии. Жалобы на плохую документацию материнской платы по параметрам SETUP очень распространены. Ситуацию усугубляет то, что некоторые параметры определяются поставщиками BIOS, другие - разработчиками чипсетов, третьи - разработчиками материнских плат, третьи - различными комбинациями вышеперечисленного. Параметры, предназначенные для использования при проектировании и разработке, смешиваются с параметрами, предназначенными для настройки техническими специалистами

BIOS ПК, поддерживающий работу с устройствами Plug-and-Play (PnP), известен как PnP BIOS или BIOS с поддержкой PnP. Plug-and-play относится к способности компьютерной системы автоматически конфигурировать платы расширения и другие устройства. Вы должны иметь возможность подключить устройство и играть с ним, не беспокоясь о настройке DIP-переключателей, перемычек и других элементов конфигурации. PnP BIOS всегда реализуется с использованием флэш-памяти, а не ПЗУ. ESCD — это сокращение от Extended System Configuration Data, формата для хранения информации об устройствах Plug-and-Play (PnP) в BIOS. Windows и BIOS получают доступ к области ESCD каждый раз, когда вы перезагружаете компьютер. SCAM — это сокращение от SCSI Configuration Automatically, подмножество спецификации PnP, которая обеспечивает поддержку plug-and-play для устройств SCSI.

В заключение этой части мы можем отметить, что BIOS всегда является первым программным обеспечением, которое запускается компьютером.

II, Типы программного обеспечения

Программное обеспечение – это компьютерные инструкции или данные. Все, что может храниться в электронном виде, является программным обеспечением. Различие между программным и аппаратным обеспечением иногда сбивает с толку, потому что они неразрывно связаны. Понятно, что когда вы покупаете программу, вы покупаете программное обеспечение. Но чтобы купить ПО, нужно купить диск (железо), на котором записано ПО. Без программного обеспечения компьютер — это просто черный ящик электронного оборудования, не способного выполнять какие-либо полезные функции. Программное обеспечение сообщает компьютеру, что и когда делать.

Раздел 404 Закона Сарбейнса-Оксли (SOX) требует, чтобы все публичные компании установили внутренний контроль и процедуры.

Закон о защите конфиденциальности детей в Интернете от 1998 года (COPPA) – это федеральный закон, который налагает особые требования на операторов доменов .

План North American Electric Reliability Corporation по защите критически важной инфраструктуры (NERC CIP) представляет собой набор стандартов.

Взаимная аутентификация, также называемая двусторонней аутентификацией, представляет собой процесс или технологию, в которой оба объекта обмениваются данными .

Экранированная подсеть или брандмауэр с тройным подключением относится к сетевой архитектуре, в которой один брандмауэр используется с тремя сетями .

Метаморфное и полиморфное вредоносное ПО – это два типа вредоносных программ (вредоносных программ), код которых может изменяться по мере их распространения.

Медицинская транскрипция (МТ) – это ручная обработка голосовых сообщений, продиктованных врачами и другими медицинскими работниками.

Электронное отделение интенсивной терапии (eICU) — это форма или модель телемедицины, в которой используются самые современные технологии.

Защищенная медицинская информация (PHI), также называемая личной медицинской информацией, представляет собой демографическую информацию, медицинскую .

Снижение рисков – это стратегия подготовки к угрозам, с которыми сталкивается бизнес, и уменьшения их последствий.

Отказоустойчивая технология — это способность компьютерной системы, электронной системы или сети обеспечивать бесперебойное обслуживание.

Синхронная репликация — это процесс копирования данных по сети хранения, локальной или глобальной сети, поэтому .

Коэффициент усиления записи (WAF) – это числовое значение, представляющее объем данных, передаваемых контроллером твердотельного накопителя (SSD) .

API облачного хранилища — это интерфейс прикладного программирования, который соединяет локальное приложение с облачным хранилищем.

Интерфейс управления облачными данными (CDMI) – это международный стандарт, определяющий функциональный интерфейс, используемый приложениями.

Мне всегда было интересно, имеет ли BIOS (кроме проведения POST, запуска загрузчика и передачи управления ОС после нажатия кнопки питания) какую-либо цель или функцию во время работы операционной системы?

Взаимодействует ли операционная система с BIOS во время работы, и если да, то каким образом?

5 ответов 5

В современных ОС практически нет. Сообщается, что Линус Торвальдс сказал, что его задача состоит в том, чтобы «просто загрузить ОС и убраться оттуда к черту».

Старые операционные системы, такие как MS-DOS, полагались на BIOS для выполнения многих задач (например,доступ к диску), вызывая прерывания.

В современных ОС загрузчик быстро переключается в 32- или 64-разрядный режим и выполняет ядро ОС. Ядро может регистрировать свои собственные обработчики прерываний, которые могут вызываться приложениями пользовательского пространства. Подпрограммы ядра могут быть более переносимыми (поскольку они не зависят от конкретного оборудования), более гибкими (поставщики ОС могут изменять их по требованию, а не использовать то, что поставляется с оборудованием), более сложными (они могут выполнять произвольно сложные кода, а не того, что было запрограммировано в BIOS), и более безопасным (поскольку ОС может контролировать доступ к общим ресурсам и не давать программам затирать друг друга, реализуя свои собственные произвольные схемы разрешений).

Для взаимодействия с конкретным оборудованием ОС может загружать и использовать собственные драйверы устройств. Таким образом, ОС или приложения вообще не должны вызывать большинство подпрограмм BIOS. На самом деле из соображений безопасности прерывания BIOS даже отключены. Поскольку BIOS работает в 16-битном реальном режиме, его сложнее использовать для современных ОС.

Хотя использование BIOS во время работы ОС очень ограничено, его функции по-прежнему используются периферийно. Например, когда компьютер находится в спящем режиме, операционная система не работает, и в конечном итоге встроенное программное обеспечение должно установить оборудование в правильное состояние, чтобы приостановить и возобновить работу ОС. Это использование обычно ограничивается вызовами ACPI, а не вызовами полного интерфейса BIOS. ACPI — это расширение BIOS, которое «переносит управление питанием под контроль операционной системы (OSPM), в отличие от предыдущей центральной системы BIOS, которая полагалась на встроенное ПО для конкретной платформы для определения политики управления питанием и конфигурации».

Обратите внимание, что официально «BIOS» относится к конкретному интерфейсу прошивки, но этот термин обычно используется для обозначения прошивки компьютера в целом. Некоторые современные компьютеры (особенно Apple) заменили BIOS (sensu strictu) на UEFI, что, конечно же, и призвано реализовать эти функции.

Дополнительную информацию о том, как со временем уменьшилась роль BIOS, см. в Википедии.

Возможно, вы слышали, как аббревиатуры BIOS и UEFI используются повсюду, особенно при попытке сменить операционную систему или возиться с разгоном.

Возможно, вы знаете, что означают эти аббревиатуры (унифицированный расширяемый интерфейс встроенного ПО и базовая система ввода/вывода соответственно). Но задумывались ли вы когда-нибудь, как они используются в компьютерной системе?

Давайте демистифицируем эти термины и их значения.

Процедура загрузки

Во-первых, я знаю, что мы отклоняемся от темы, но я обещаю, что позже это поможет вам разобраться с некоторыми понятиями.

Итак, как загружается компьютер? Давайте пошагово:

Вы нажимаете кнопку питания на ноутбуке/настольном компьютере.
ЦП запускается, но для работы ему нужны инструкции (помните, что ЦП всегда должен что-то делать). Поскольку основная память на этом этапе пуста, ЦП откладывает загрузку инструкций с микропрограммы на материнской плате и начинает выполнять инструкции.
Код встроенного ПО выполняет самотестирование при включении питания (POST), инициализирует оставшееся оборудование, определяет подключенные периферийные устройства (мышь, клавиатуру, флешку и т. д.) и проверяет исправность всех подключенных устройств. Возможно, вы помните его как звуковой сигнал, который настольные компьютеры издавали после успешного выполнения POST.
Наконец, код микропрограммы циклически перебирает все устройства хранения и ищет загрузчик (обычно расположенный в первом секторе диска). Если загрузчик найден, то прошивка передает ему управление компьютером.

Для целей этой статьи нам не нужно знать больше об этой теме. Но если вам интересно, читайте дальше (в противном случае вы можете перейти к следующему разделу).

Итак, теперь, когда загрузчик загружен, его задача — загрузить остальную часть операционной системы. GRUB — это один из таких загрузчиков, который способен загружать unix-подобные операционные системы, а также может последовательно загружать ОС Windows. Загрузчик доступен только в первом секторе диска размером 512 байт. Учитывая сложность современных операционных систем, некоторые из этих загрузчиков, как правило, выполняют многоэтапную загрузку, когда основной загрузчик загружает загрузчик второго этапа в среде, которая не ограничена 512 байтами.

Затем загрузчик загружает ядро в память. Unix-подобные операционные системы затем запускают процесс инициализации (главный процесс, из которого разветвляются/выполняются другие процессы) и, наконец, инициализируют уровни выполнения.

В Windows wininit.exe загружается вместе с некоторыми другими процессами, такими как services.exe для управления службами, lsass.exe для локальной безопасности и полномочий (аналогично уровням выполнения) и lsm.exe для локального управления сеансами.

После всего этого и инициализации некоторых других драйверов загружается графический пользовательский интерфейс (GUI), и открывается экран входа в систему.

Теперь вернемся к нашей первоначальной теме.

BIOS расшифровывается как Basic Input/Output System, прошивка, о которой мы говорили в приведенной выше процедуре загрузки.

Он хранится в EPROM (стираемой программируемой постоянной памяти), что позволяет производителю легко выпускать обновления.

Он предоставляет множество вспомогательных функций, которые позволяют считывать загрузочные сектора подключенного хранилища и печатать на экране. Вы можете получить доступ к BIOS на начальных этапах процедуры загрузки, нажав del , F2 или F10 .

УЭФИ ASUS

UEFI расшифровывается как Unified Extensible Firmware Interface. Он выполняет ту же работу, что и BIOS, но с одним основным отличием: он сохраняет все данные об инициализации и запуске в файле .efi, а не в прошивке.

Этот файл .efi хранится в специальном разделе EFI System Partition (ESP) на жестком диске. Этот раздел ESP также содержит загрузчик.

UEFI был разработан, чтобы преодолеть многие ограничения старого BIOS, в том числе:

UEFI поддерживает диски емкостью до 9 зеттабайт, тогда как BIOS поддерживает только 2,2 терабайта.
UEFI ускоряет загрузку.
UEFI имеет поддержку дискретных драйверов, а BIOS поддерживает диски, хранящиеся в его ПЗУ, поэтому обновление микропрограммы BIOS немного затруднено.
UEFI обеспечивает безопасность, такую как «Безопасная загрузка», которая предотвращает загрузку компьютера из неавторизованных/неподписанных приложений. Это помогает предотвратить руткиты, но также затрудняет двойную загрузку, поскольку рассматривает другие ОС как неподписанные приложения. В настоящее время только Windows и Ubuntu являются подписанными ОС (дайте мне знать, если я ошибаюсь).
UEFI работает в 32-битном или 64-битном режиме, тогда как BIOS работает в 16-битном режиме. Таким образом, UEFI может предоставить графический интерфейс (навигация с помощью мыши), в отличие от BIOS, который позволяет навигацию только с помощью клавиатуры.

Возможно, вам не нужен UEFI

Если вы новичок и не хотите возиться с прошивкой любого типа, BIOS для вас.
Если у вас

Вайбхав Кандвал

Прочитайте больше сообщений этого автора.

Если вы дочитали до этого места, отправьте твит автору, чтобы показать, что вам не все равно. Твитнуть спасибо

Научитесь программировать бесплатно. Учебная программа freeCodeCamp с открытым исходным кодом помогла более чем 40 000 человек получить работу в качестве разработчиков. Начать

freeCodeCamp – это поддерживаемая донорами некоммерческая организация, освобожденная от налогов в соответствии со статьей 501(c)(3) (идентификационный номер федерального налогоплательщика США: 82-0779546)

Наша миссия: помочь людям научиться программировать бесплатно. Мы достигаем этого, создавая тысячи видеороликов, статей и интерактивных уроков по кодированию — все они находятся в свободном доступе. У нас также есть тысячи учебных групп freeCodeCamp по всему миру.

Пожертвования в пользу freeCodeCamp идут на наши образовательные инициативы и помогают оплачивать серверы, услуги и персонал.

Читайте также: