Базовая система ввода/вывода

При включении питания компьютера выполняется сброс системы в предопределенное начальное состояние. С этого состояния ПК начинает исполнение инструкций своей программы BIOS. Это небольшая программа, хранящаяся в чипе памяти EEPROM на системной плате.

Информация, хранящаяся в этом устройстве, представляет весь имеющийся интеллект системы, пока не будет загружена дополнительная информация с другого источника, такого как устройство массовой памяти (гибкий или жесткий диск) или удаленный сер­верный компьютер. Вместе взятые программа BIOS (программное обеспечение) и ИС ROM, в которой она хранится (аппаратное обеспечение) называются программно-аппаратным обеспечением или микропрограммным обеспечением (firmware). Некото­рые устройства ввода/вывода, такие как видео или сетевые адаптеры, имеют дополни­тельное программно-аппаратное обеспечение, которое расширяет функции системной BIOS.

При исполнении процедур BIOS выполняются три основные группы операций. Снача­ла выполняется несколько диагностических тестов системы (называющихся тестами POST (Power-On Self Test, самотестирование при включении питания)), чтобы убедить­ся в том, что она работает должным образом. Основные тесты, выполняемые во время POST, показаны на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Этапы загрузки операционной системы: первый шаг — тестирование POST

Дальше BIOS инициализирует (т. е. устанавливает начальное состояние) различные программируемые устройства системы. Эти интеллектуальные устройства управляют работой разных компонентов аппаратного обеспечения компьютера. Успешное завер­шение тестирования POST и процесса инициализации устройства обычно обозначается5; звуковым сигналом из динамика компьютера. Процесс инициализации системы пока­зан на рис. 1.14.

Рис. 1.14. Этапы загрузки операционной системы: второй шаг — инициализация

Наконец BIOS исполняет саму программу начальной загрузки операционной системы (bootstrap loader sequence). Эта операция заключается в поиске специальной програм­мы, с помощью которой система может загрузить в память RAM другие программы. Эта программа называется главной загрузочной записью (Master Boot Record, MBR). Загрузочная запись содержит информацию, которая позволяет системе загрузить в па­мять другую, намного более мощную, программу управления системой, называющую­ся дисковой операционной системой (disk operating system, DOS) или просто операци­онной системой. После загрузки операционной системы в память BIOS передает ей управление компьютером. С этого момента управление работой компьютера осуществ­ляется операционной системой. Процесс поиска и загрузки операционной системы на­зывается самозагрузкой (bootup) и показан на рис. 1.15.

Рис. 1.15. Этапы загрузки операционной системы: третий шаг — самозагрузка'

В зависимости от конфигурации системы процесс загрузки операционной системы мо­жет занять несколько секунд. Загрузка при первоначальном включении питания ком­пьютера называется холодной загрузкой (cold boot). А загрузка операционной системы при включенном питании компьютера после выполнения сброса называется теплой загрузкой (warm boot). При теплой загрузке, или если выполнение процедур POST от­ключено, время, требуемое для загрузки операционной системы и приведения компью­тера в рабочее состояние, несколько сокращается.

Программа BIOS является одним из ключевых факторов совместимости компьютеров. Например, чтобы компьютер был совместимым с IBM PC, его программа BIOS должна выполнять те же самые основные функции, что и программа BIOS компьютера IBM PC. Но так как программное обеспечение BIOS компании IBM охраняется авторскими правами, то программа BIOS совместимого компьютера должна выдавать те же резуль­таты, что и BIOS компьютера IBM PC, но достигать их другим путем.

При обновлении любого основного компонента ПК следует также обновить и его BIOS (включая BIOS любых устройств расширения) до последней версии. Все современные ПК имеют возможность обновлять BIOS, не вынимая из системы микросхему ROM, в которой она хранится. Этот процесс называется групповой перезаписью (или перепрограммированием) BIOS (flashing BIOS). Если BIOS не поддерживает новый компонент

и ее микросхему ROM нельзя перезаписывать, то обновление BIOS выполняется путем замены старой микросхемы ROM на новую, содержащую необходимую версию BIOS Если и такая опция невозможна, то обычно необходимо обновить системную плату.