BIOS

BIOS-ul (Basic Input/Output System), o componentă software de bază a calculatoarelor, care face legătura între componentele fizice (hardware) și sistemul de operare utilizat pe mașina respectivă.

Câteva dintre companiile producătoare de BIOS-uri sunt: Award, American Microsystems, Inc. (AMI) şi Phoenix Technologies Ltd. (Phoenix).

BIOS-ul îndeplinește trei funcții fundamentale:

1.     Verificarea componentelor la pornirea calculatorului (Power On Self-Test sau POST)

2.     Încărcarea sistemului de operare de pe discul dur (HDD) în memoria de lucru

3.     Face legătură între sistemul de operare şi unele dispozitive fizice

Sistemul de bază de intrare/ieşire BIOS este o interfaţă între programele sistemului de operare şi partea fizică a calculatorului.

BIOS–ul izolează sistemul de operare şi programele din maşină de particularităţile tehnice ale dispozitivelor fizice concrete şi permite programatorilor să folosească operaţii de Intrare/Ieşire în interiorul programelor pe care le creează, fără a lua în seamă adresele dispozitivelor sau caracteristicile tehnice ale masinii. Pentru a fi performant şi rentabil, programul trebuie gândit pentru toate tipurile de arhitecturi fizice, pentru a putea fi executat sub orice platformă fizică sau software, condiţie numită portabilitate, şi care separă limbajele de programare de nivel jos (Asamblare) de cele de nivel înalt (tip C, C++, Java).

BIOS-ul asigură un şir de servicii de sistem, de exemplu, permite a se afla dimensiunile memoriei calculatorului personal sau data şi ora zilei curente, sau configura modul in care se folosesc dispozitivele fizice în momentul pornirii maşinii etc. Se recomandă de a efectua accesul la BIOS nu prin manipulare directă ci prin porturile de Intrare/Ieşire la scrierea atât a programelor de sistem cât şi a programelor aplicaţii.

Programarea la nivelul BIOS-lui micşorează dependenţa programelor de schimbarea parametrilor tehnici ai calculatorului şi prin aceasta măreşte mobilitatea lor. Funcţiile de bază al BIOS–ului se caracterizează prin:

§  testarea calculatorului personal la punerea în priză

§  asigurarea controlului dispozitivele externe

§  servicii de sistem

    BIOS-ul oferă mijloace de a creste performanta sau stabilitatea unui sistem. Acesta se ocupa după cum ii spune și numele cu operațiile de baza executate de un calculator. Sistemele de operare mai vechi executau majoritatea operațiilor prin intermediul funcțiilor puse la dispoziție de către BIOS. In zilele noastre, însa, sistemele de operare moderne folosesc propriile rutine pentru a executa unele din operațiile respective. 

    BIOS-ul nu poate lipsi deoarece foarte multe setări ale componentelor hardware se fac aici, el reprezentând liantul dintre componentele hardware și sistemul de operare. De aceea, un BIOS prost configurat poate încetini foarte mult un sistem in timp ce un BIOS bine setat îl poate face mai rapid. Viteza și stabilitatea unui sistem depinde de foarte multi factori și nu sunt întotdeauna influențate direct de cumpărarea celor mai scumpe și mai performante component.

Placa MSI K7T266 care, cu versiunea 1.0 a BIOS-ului era destul de instabila și nu avea o performanță notabilă. Cu toate acestea, o data cu versiunea 1.3 a BIOS-ului toate aceste probleme s-au rezolvat ceea ce demonstrează ca de foarte multe ori contează și software-ul, nu numai hardware-ul. 

De obicei, BIOS-ul este structurat in următoarele secțiuni majore:

• Standard CMOS Setup
• BIOS Features Setup (Advanced BIOS Features)
• Chipset Features Setup (Advanced Chipset Features)
• Power Management Setup
• PNP/PCI Configuration
• Integrated Peripherals
• Hardware Monitor Setup

Standard CMOS Setup. Aici se regăsesc opțiunile referitoare la configurarea orei și a datei calculatorului, precum și cele referitoare la unitățile de stocare interne (harddisk-uri, unități CDROM-uri, ZIP sau de banda, etc.) BIOS-urile moderne dispun tot in aceasta secțiune și de funcțiile de autodetectare a harddisk-urilor in timp ce versiunile mai vechi de BIOS aveau o secțiune speciala denumita IDE HDD Auto Detection. De regula o detectare automata a unităților de stocare este de ajuns, cu toate ca BIOS-ul permite și modificarea manuala a specificațiilor hard disk-urilor. 

BIOS Features Setup sau Advanced BIOS Features cum se mai întâlnește ea in anumite versiuni de BIOS. In momentul de fata exista trei tipuri de BIOS-uri folosite: Award, Award cu interfața Phoenix și AMI BIOS. 

Virus Warning (Anti-Virus Protection)

Opțiuni: Enabled / Disabled / ChipAway 

Activarea acestei opțiuni duce la apariția unui mesaj de atenționare din partea BIOS-ului in momentul când un program încearcă sa scrie ceva in sectorul de boot sau in tabela de partiții a unui harddisk. De obicei acest comportament este asociat cu virușii de boot, de unde vine și denumirea acestei opțiuni. Cu toate acestea, activarea acestei opțiuni poate cauza probleme in anumite situații, una dintre acestea fiind instalarea Windows 95/98. Aproape de finalul instalării, sistemul de operare încearcă sa actualizeze sectorul de boot al harddisk-ului și ca urmare BIOS-ul încearcă sa afișeze un mesaj de avertizare. Dat fiind ca instalarea Windows-ului decurge într-un mod grafic, iar mesajul BIOS-ului este afișat într-un mod text declanșarea afișării acestui mesaj duce la blocarea instalării Windows-ului. Unele placi de baza dispun de propriul lor cod de detecție a virușilor de boot, denumit ChipAway. Ca urmare a activării opțiunii ChipAway intra în acțiune acest mecanism de protecție împotriva virușilor de boot, care este putin mai avansat decât cel implicit. Aceasta funcție este complet inutila in cazul harddisk-urilor SCSI sau care funcționează pe un controller cu un BIOS separat (cazul controlerelor cu funcții RAID).

Quick Boot (Quick Power On Self Test)

Opțiuni: Enabled / Disabled 

Dacă este configurată ca "Enabled" permite micșorarea timpului in care un sistem boot-ează prin scurtarea sau chiar sărirea anumitor teste făcute la inițializarea sistemului. De exemplu, dacă este setata pe "Disabled" memoria este testata un timp mai îndelungat pentru detectarea eventualelor erori. Este recomandat ca aceasta opțiune sa fie setata pe "Enabled" in lucrul de zi cu zi, dar sa fie trecuta pe "Disabled" in momentul in care adaugați o componenta noua in calculator.

1st Boot / 2nd Boot / 3rd Boot (First Boot Device / Second Boot Device / Third Boot Device)

Opțiuni: Disabled / IDE-0 / IDE-1 / IDE-2 / IDE-3 / Floppy / ARMD-ZIP / CDROM / SCSI / Network 
Această opțiune configurează ordinea unităților de stocare pe care BIOS-ul va cauta un sistem de operare valid. 1st Boot reprezinta prima unitate de stocare pe care va fi cautat un sistem de operare. În cazul în care sistemul de operare nu este găsit pe aceasta unitate, se trece la cele setate la 2nd Boot respectiv 3rd Boot. In cazul plăcilor de bază care mai au integrat un controller suplimentar (RAID), opțiunea SCSI este înlocuita cu una EXT. La alegerea acestei opțiuni rămâne in sarcina BIOS-ului controller-ului suplimentar să aleagă pe care din unitățile de stocare de pe acel controller va fi cautat sistemul de operare. 

Controlul chipset-ului

Aici se regăsesc cele mai importante setări ce controlează funcționarea chipset-ului și componentelor cu care acesta are o relație directa, și anume memoria RAM și placa grafică. „Memory timings” este secțiunea in care se pot face modificările cele mai importante ale timpilor și caracteristicilor de funcționare ale memoriei. Aceste modificări trebuie făcute in directa concordanta cu specificațiile memoriilor. Un caz util in care se pot aduce asemenea modificări este, de exemplu, in cazul in care un utilizator decide sa-și seteze memoriile in mod sincron cu FSB-ul procesorului și trebuie sa scadă frecventa memoriilor pentru aceasta. In acest caz o memorie care specifica latentele 2,5-3-3-7 la 400 MHz funcționează perfect la 333 MHz in latente 2-3-3-6. Acest lucru nu este overclocking, la fiecare frecventa o memorie poate suporta alte latente.

In majoritatea cazurilor sunt disponibile patru tipuri de caracteristici ce pot fi modificate: „DRAM active precharge delay”, „DRAM RAS to CAS delay”, „DRAM RAS precharge delay” și „DRAM CAS latency”. „DRAM active delay”. Pentru a înțelege funcționarea acestor timpi trebuie mai întâi sa cunoaștem cîte ceva despre funcționarea memoriei RAM. Aceasta poate fi conceputa ca o matrice, cu rânduri și coloane. Citirea sau scrierea in memoria RAM se face activând coloanele in care se afla datele necesare, și apoi citirea lor in rafala. Toate operațiunile au un număr de bătăi de ceas alocate.

„DRAM RAS to CAS delay” este timpul măsurat in cicluri sau bătăi de ceas intre semnalele RAS și CAS, și are loc de fiecare data când un rand este reîmprospătat sau activat. Reducerea acestui timp duce la o performanta mai mare. Valorile comune sunt 3 sau 4, dar exista memorii ce suporta și valoarea 2.

„DRAM RAS precharge delay” determina numărul de cicluri necesar pana la o noua operațiune RAS, deci pana la activarea unui nou rand. Valorile cele mai comune sunt 3 sau 4, dar la memoriile care suporta o valoare de 2, aceasta duce la o mărire a performantei. Forțarea memoriei pentru o valoare pe care nu o suporta, duce la coruperea datelor în rândul din care se citește, pentru ca acesta devine inactiv înainte sa se termine rescrierea lui.

„DRAM CAS latency” este cel mai important parametru al unei memorii, și modificarea acestuia are cel mai mare impact asupra performantei sistemului. Aceasta setare modifica latenta în număr de cicluri de când este aplicat semnalul CAS și pana când datele din sectorul de memorie vizat devin disponibile. De asemenea, aceasta valoare determina și timpul maxim, în număr de cicluri, in care se poate face un transfer în rafala din respectivul sector de memorie.

BIOS-ul este stocat într-un cip de pe placa de bază iar computerul este conceput într-o asemenea manieră încât, la pornire, primul lucru pe care-l face este să ruleze acest program, care program face nişte chestii destul de interesante, dincolo de interfaţa simplă pe care o afişează.

În primul rând identifică şi testează echipamentul din computer. Eventual îl configurează. O parte din programul de BIOS realizează testul POST (Power On Self Test), prin care sistemul verifică funcţionarea tuturor componentelor. Acest test are mulţi paşi, parcurşi într-o anumită ordine. Fără să intru chiar adânc în detalii trebuie să spun că acest test este cam ca unul făcut de un om care se trezeşte din comă şi verifică dacă vede, dacă aude, dacă îşi poate mişca şi coordona membrele, etc. Exact aşa face şi calculatorul. Verifică să vadă în ce stare este.

Mai mult, acest program configurează anumite componente, setările salvându-le într-o memorie dedicată acestei funcţii şi care nu-şi pierde datele la oprirea sistemului, fiindcă este alimentată de o baterie CR2032. Configurarea componentelor permite personalizarea şi optimizarea performanţelor unui PC prin:

• Activarea unora sau a mai multor componente din sistem (porturi, etc).
• Configurarea ordinii de boot.
• Setarea unei parole de acces la computer.

CR2032 – se mai numeşte şi baterie de BIOS (CMOS) datorită faptului că se găseşte în orice computer şi are rolul de a alimenta memoria ce păstrează configuraţia computerului (ordinea de boot, setări de chipset, etc).

Desigur, sunt mult mai multe alte chestii. Oricum, ştergerea configuraţiei se face prin mutarea unui jumper (contact) de pe placa de bază, dintr-o poziţie în alta. Sau prin scoaterea bateriei (neelegent şi dificil de realizat).

Precauții:

1. Nu porniți sistemul cu jumper-ul mutat din poziţia iniţială pentru că vi s-ar putea arde placa de bază. Ştergeţi setările lăsând calculatorul deconectat de la sursa de curent şi mutând jumper-ul acela. Aşteptaţi 15 minute. Mutaţi jumper-ul înapoi. Reconectaţi. Reporniţi.
2. Nu umblaţi la setări dacă nu ştiţi ce faceţi. Fiindcă s-ar putea să vă ardeţi câte ceva din sistem. Pentru că puteţi schimba multe dintre setările sistemului, inclusiv în configuraţii care pot să vă ardă o parte din componente.
3. Întotdeauna să setaţi temperatura de oprire. Pentru că dacă microprocesorul se încălzeşte peste limită acesta se va arde!
4. Nu faceţi update la BIOS. De când mă ocup eu de computere n-am fost niciodată nevoit să fac update, deşi am fost tentat. Pentru că dacă ceva nu merge bine sistemul nu va mai merge deloc.