Все о биосе uefi. Что такое UEFI

UEFI — интерфейс, который должен был заменить BIOS

БИОС UEFI наделал много шуму во время выхода, а теперь на всех компьютерах и ноутбуках с новыми материнскими платами (Asus, Gigabyte, MSI и т.д.) используется именно этот интерфейс, который пришел на замену прежнему БИОС. Не очень звучная аббревиатура расшифровывается как Unified Extensible Firmware Interface (по-русски это будет «расширяемый интерфейс встроенного ПО»). Итак, что же такое UEFI и чем он так «насолил» многим пользователям?

BIOS против UEFI

BIOS — это система, которая отвечает за все операции ввода/вывода для Windows. Разработана она была в далеком 1981 году, т.е. существует уже 33 года. Самый первый вариант BIOS, который использовался на компьютерах IBM, естественно, сильно отличался от сегодняшнего варианта. Тот БИОС использовался лишь в качестве драйверов, т.е. связывал операционную систему со всеми подключенными периферийными устройствами. Но со временем компьютер и вся периферия постепенно совершенствовались, и BIOS уже не мог выполнять те задачи, которые ему приписывали изначально. Так появились драйверы и разные программы, которые взаимодействовали с операционной системой. С годами BIOS постоянно менялся, пытаясь адаптироваться под новую технику, и в начале 90-х годов он уже мог выполнять такие функции, как автоматическая настройка плат расширения, загрузка с DVD-привода и т.д.

А новый вариант BIOS UEFI начал разрабатываться 13 лет назад, с 2001 года. Разработкой занималась компания Intel, которая собиралась использовать такой BIOS только для серверного процессора Itanium. Дело в том, что на этом процессоре не работала никакая версия BIOS, и даже доработки данного интерфейса не помогали в этой ситуации. Именно это и послужило стимулом для разработки BIOS UEFI. Изначально этот интерфейс назывался EFI, а первой компанией, которая начала его использовать, стала Apple. Корпорация Apple с 2006 года начала собирать компьютеры и ноутбуки на базе процессоров Inter и BIOS EFI. А за год до этого к аббревиатуре EFI добавилась буква «U», под которой скрывалось слово «Unified». Данное слово обозначает, что разработкой UEFI BIOS занималось одновременно несколько компаний. К ним относятся IBM, Dell, HP, Phoenix Inside, а также, естественно, компания Microsoft, поскольку именно она является основным разработчиком операционных систем.

Краткий видео обзор UEFI BIOS

Изменения в UEFI

Итак, UEFI BIOS — это интерфейс между операционной системой и программами, которые управляют низкоуровневыми функциями оборудования. Его основные задачи: быстро протестировать все оборудование на работоспособность, провести инициализацию и передать управление другой программе, которая начнет загружать операционную систему. В общем, UEFI это лишь улучшенная версия привычного БИОСа.

UEFI BIOS — своего рода «прослойка» между ОС и низкоуровневыми подпрограммами для работы с оборудованием

Если БИОС — это неизменный по своему содержанию код микросхемы CMOS (прошивка БИОС — это уже другая тема), то UEFI — это гибко настраиваемый интерфейс, который расположен поверх всех аппаратных компонентов компьютера. Иногда UEFI называют «псевдооперационной системой», но тем не менее она сама способна получить доступ ко всему аппаратному обеспечению компьютера.

Внешний вид последней версии БИОС (до UEFI) — это знакомый всем синий экран с белыми надписями на английском языке (управление осуществлялось только с помощью клавиатуры). Сейчас же это уже новая графическая оболочка. Графический интерфейс, который установлен на новых материнских платах Asus, MSI, может использоваться и для выполнения других приложений UEFI: настройка, диагностика и т.д. Внешне данный интерфейс выглядит очень симпатично. Простым пользователям будет намного проще разобраться в таком БИОСе, к тому же интерфейс UEFI поддерживает управление не только с клавиатуры, но и с помощью мышки. Также есть поддержка русского языка, к примеру, на тех же материнских платах от Asus. Вызвав BIOS UEFI теперь можно наблюдать конфигурацию своего компьютера (процессор и оперативную память), текущую дату и время, рабочую температуру устройств и пр.

Кроме того, в качестве бонуса к стандартной схеме разметки дисков MBR, UEFI имеет поддержку GBT (GUID Partition Table), которая свободна от ограничений, присущих MBR. Переход на платформу BIOS UEFI долгое время откладывался, но когда начали производить жесткие диски большого объема (более 2 Тб), стал неизбежным. Все дело в том, что стандартная версия БИОС может «видеть» только 2,2 Тб дискового пространства. Примерно так же, как и 32-разрядная операционная система может «видеть» только 3,25 Гб оперативной памяти. А UEFI может поддерживать на данный момент жесткие диски объемом до 9 млрд Тб (довольно космическое число на сегодняшний день, но, кто знает, может, через 10-20 лет это будет уже обычной вещью).

В качестве основных функций, которые имеются в BIOS UEFI еще стоит отметить:

• тестирование оперативной памяти;
• совместимость со старой версией BIOS;
• универсальный загрузчик;
• резервное копирование данных с винчестера (HDD Backup);
• возможность обновления UEFI через интернет (Live Update).

Преимущества BIOS UEFI

Главное достоинство UEFI — большее удобство

BIOS UEFI — это полностью переработанный механизм, который много чего взял от своего «отца» и предназначен для связи операционной системы и установленного оборудования на компьютере. Совсем скоро этот новый интерфейс полностью вытеснит старую версию BIOS.

Среди основных достоинств новой технологии можно отметить:

1. Удобный интерфейс. UEFI имеет очень простой и понятный интерфейс практически для любого пользоваться с поддержкой мыши. Кроме того, есть поддержка русского языка (на материнских платах Asus и пр.).
2. Поддержка GPT. Новый БИОС может работать с жесткими дисками, которые имеют таблицу разделов GUID (GPT). Такие HDD можно разбить на 128 первичных разделов (на дисках MBR можно было создать только 4 первичных раздела). Кроме того, жесткие диски с таблицей разделов GUID (GPT) работают с адресацией LBA, а старые HDD — с устаревшей адресацией CHS.
3. Поддержка жестких дисков более 2 Тб. UEFI позволяет использовать любые существующие на данный момент , в то время как старая версия БИОС не видит более 2.2 Тб.
4. Быстрая загрузка ОС. Загрузка операционной системы происходит намного быстрее. К примеру, установленная на GPT диск Windows 8 загружалась за 7-8 секунд. Такая разница во времени запуска ОС достигается за счет того, что больше не нужно выполнять поиск загрузчика на всех устройствах: загрузочный диск в UEFI назначается еще при установке операционной системы.
5. Быстрое обновление. , чем старую версию БИОСа.

Особенность BIOS UEFI

Особенность интерфейса UEFI, которая доставляет много хлопот пользователям, это отсутствие возможности установить Windows 7 в качестве операционной системы. То есть все новые материнские платы (все равно Asus это или MSI), имеющие UEFI, «разрешают» пользователям установить только Windows 8. Кроме того, есть еще один довольно интересный протокол загрузки «Secure Boot», который тоже доставляет хлопот. Дело в том, что этот протокол основан на специальных ключах, которые принадлежат производителям компьютеров, ноутбуков и прочего оборудования. И у каждого производителя свои ключи: у Asus — одни, а у Gigabyte — уже совсем другие. Именно поэтому, если у вас стоит новая материнская плата от Asus или ноутбук Asus с БИОС UEFI, то никакую другую операционную систему поставить не получится.

Хотя есть одна настройка, с помощью которой все же можно установить, к примеру, Windows 7. Для этого нужно лишь отключить опцию «Secure Boot». Но такая настройка приведет к тому, что ОС придется ставить на диск MBR, а все преимущества работы с GPT оценить не получится. Но тут уж решать пользователю: нужна ему эта настройка или нет. На новом оборудовании от Asus, Gigabyte, MSI по-другому сделать не получится: либо Windows 7 и диск MBR, либо Windows 8 и диск GPT.

В общем, прогресс не стоит на месте, придется привыкать к новому. К тому же через некоторое время компания Microsoft прекратит поддержку Windows 7, так что BIOS UEFI и Windows 8 скоро станут довольно обычным явлением.

Основные отличия UEFI от BIOS:

• Поддержка GPT (GUID Partition Table)

• Поддержка сервисов

• Модульная архитектура

• Встроенный менеджер загрузки

Как происходит загрузка в UEFI?

Secure Boot

«Я слышал, что Microsoft реализовывает Secure Boot в Windows 8. Эта технология не позволяет неавторизированному коду выполняться, например, бутлоадерам, чтобы защитить пользователя от malware. И есть кампания от Free Software Foundation против Secure Boot, и многие люди были против него. Если я куплю компьютер с Windows 8, смогу ли я установить Linux или другую ОС? Или эта технология позволяет запускать только Windows?»

Что дает Secure Boot? Он защищает от выполнения неподписанного кода не только на этапе загрузки, но и на этапе выполнения ОС, например, как в Windows, так и в Linux проверяются подписи драйверов/модулей ядра, таким образом, вредоносный код в режиме ядра выполнить будет нельзя. Но это справедливо только, если нет физического доступа к компьютеру , т.к., в большинстве случаев, при физическом доступе ключи можно заменить на свои.

В Secure Boot есть 2 режима: Setup и User. Первый режим служит для настройки, из него вы можете заменить PK (Platform Key, по умолчанию стоит от OEM), KEK (Key Exchange Keys), db (база разрешенных ключей) и dbx (база отозванных ключей). KEK может и не быть, и все может быть подписано PK, но так никто не делает, вроде как. PK - это главный ключ, которым подписан KEK, в свою очередь ключами из KEK (их может быть несколько) подписываются db и dbx. Чтобы можно было запустить какой-то подписанный.efi-файл из-под User-режима, он должен быть подписан ключом, который в db, и не в dbx.

Для Linux есть 2 пре-загрузчика, которые поддерживают Secure Boot: Shim и PRELoader. Они похожи, но есть небольшие нюансы.
В Shim есть 3 типа ключей: Secure Boot keys (те, которые в UEFI), Shim keys (которые можно сгенерировать самому и указать при компиляции), и MOKи (Machine Owner Key, хранятся в NVRAM). Shim не использует механизм загрузки через UEFI, поэтому загрузчик, который не поддерживает Shim и ничего не знает про MOK, не сможет выполнить код (таким образом, загрузчик gummiboot не будет работать). PRELoader, напротив, встраивает свои механизмы аутентификации в UEFI, и никаких проблем нет.
Shim зависит от MOK, т.е. бинарники должны быть изменены (подписаны) перед тем, как их выполнять. PRELoader же «запоминает» правильные бинарники, вы ему сообщаете, доверяете вы им, или нет.
Оба пре-загрузчика есть в скомпилированном виде с валидной подписью от Microsoft, поэтому менять UEFI-ключи не обязательно.

Secure Boot призван защитить от буткитов, от атак типа Evil Maid, и, по моему мнению, делает это эффективно.
Спасибо за внимание!

Персонального компьютера, несмотря на постоянные обновления, «двойные» реализации и прочие новшества, по сути, так и оставался наиболее устаревшим компонентом современных компьютеров. Начиная с самых первых ПК в BIOS ничего кардинально не менялось. Его долгое время всерьез не трогали производители, опасаясь за то, что нарушится преемственность базовых функций, необходимых для правильного функционирования старых операционных систем.

Но старые системы ушли в прошлое, а те, что все еще используются, можно запускать с помощью программных эмуляторов. Поэтому бороться со старыми привычками BIOS стало не особо нужно. В самом деле, при загрузке с помощью BIOS не получить даже отображения национальных алфавитов, не говоря уже о поддержке сетевых устройств, оптимальных режимов работы оборудования, удобных решений по обновлению и т.п.

Рассказ о том, что такое UEFI, лучше начать с истории возникновения данной технологии.

История UEFI начинается в середине 90-х годов. Уже тогда для мощных серверных платформ было недостаточно возможностей стандартного BIOS. Поэтому для первых систем Intel-HP Itanium была разработана новая технология, которая получила название Intel Boot Initiative. Немного позже название было сменено на EFI или Extensible Firmware Interface.

Первой официальной спецификацией стала EFI 1.02, которая появилась на свет 12 декабря 2000 года. В начале 2002 года появилась спецификация 1.10. А уже в 2005 году был сформирован альянс компаний под названием Unified EFI Forum или UEFI Forum, а сама технология сменила название с EFI на UEFI. Сейчас разработкой UEFI занимается UEFI Forum, в состав, которого входят такие компании как AMD, Apple, Dell, HP, American Megatrends, IBM, Intel, Lenovo, Insyde Software, Microsoft и Phoenix Technologies. Последней спецификацией UEFI является спецификация под номером 2.3.1, которая была опубликована альянсом UEFI Forum в апреле 2011 года.

Преимущества UEFI

Очевидно, что UEFI это новый шаг в развитии персональных компьютеров. Но, какие реальные преимущества представляет использование данной технологии вместо старого доброго BIOS?

• UEFI позволяет выполнять загрузку операционной системы с жестких дисков большого объема. Используя BIOS нельзя загрузить операционную систему с объемом больше 2 Тб.
• UEFI не зависит от архитектуры процессора и может использоваться как с x86 процессорами, так и с процессорами на базе архитектуры ARM. В то время как BIOS поддерживает только .
• UEFI позволяет использовать графическую оболочку с поддержкой мышки, которая намного удобней аскетичного интерфейса BIOS. При этом, оболочка UEFI позволяет выполнять многие задачи без использования операционной системы. Например, подключаться к локальной сети выходить в интернет.
• UEFI позволяет загружать операционную систему значительно быстрее. Благодаря параллельному тестированию компонентов компьютера, время, которое проходит от момента включения компьютера до момента начала работы операционной системы может быть уменьшено до 2-х секунд.
• UEFI оснащена менеджером загрузки и позволяет пользователю выбирать какую операционную систему он хочет загрузить. При этом исчезает необходимость использования специального механизма для выбора операционной системы внутри самого загрузчика операционной системы.
• UEFI оснащена новыми способами защиты от вредоносных программ.

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) является связующей оболочкой между операционной системой и аппаратной частью (железом). В будущем планируется, что UEFI полностью вытеснит BIOS (Basic Input Output System) и займет его место. UEFI является относительно старой технологией, разработанной в 2005 (Unified EFI Forum) году. Однако, сие высказывание некорректно относительно данной ситуации, так как несмотря на то, что 8 лет довольно большой срок для IT-технологии и в иных сферах за эти годы успевали сменить сразу по нескольку технологий, UEFI изначально развивался довольно медленно и лишь в последние годы стал получать все большую известность. Ниже вы можете ознакомиться с графиком релизов UEFI.

Первоочередной целью при создании UEFI была разработка удобной и многогранной оболочки для 64-х битных систем с более развитым пользовательским интерфейсом и сетевым контролем.
И так, какими же преимуществами обладает UEFI?

Преимущества и просто интересные факты о UEFI

1) В связи с веянием последних трендов, все больше ПК имеют 64-х битную ОС, что позволяет увеличить производительность.
2) Второй немаловажный пункт – это адресация памяти. Замечательная возможность использовать большее количество RAM-а и размера винчестера. Теоритически максимальный размер жесткого диска может достигать 8192 Exybyte -а, что составляет примерно 8.8 (о да! О_о) триллионов терабайт, что даже при нынешних объёмах трансфера информации является весьма впечатляющей цифрой, особенно если учесть, что размер архива всего интернета составляет 10 петабайт. Что же касается оперативной памяти – здесь так же наблюдаются радужные перспективы с возможностью адресации до 16 Exybyte -ов, что при нынешней ситуации на рынке (новые ПК как правило имеют от 8 до 16 гигабайт оперативной памяти) является бааальшушим заделом на будущее.
Ссылка на интересные факты связынае с наглядным примером того, много это или мало.
3) Более быстрая загрузка система, достигаемая за счёт параллельной инициализации отдельных компонентов системы.
4) Загрузка драйверов в UEFI и последующая передача оных в распоряжение ОС.
5) Одна из важнейших и наиболее критичных особенностей UEFI является Secure Boot Option , коя позволяет защитить Bootloader от исполнения вредоносных программ, что в свою очередь позволяет защитить ОС за её же пределами во время загрузки. Для этого используются «цифровые» подписи операционных систем.

UEFI Начало

Начинается все с Power On фазы (кто бы мог подумать) в которой исполняется Power On Self Test и проскакивает Security phase . После чего можно считать, что платформа инициализирована, при этом нельзя забывать и о фазе PEI (Pre-Инициализация EFI), а так же DXE (Driver Execution Environment) фазе, что позволяет системе добраться до пункта когда становиться доступна память, а так же начинается (Firmware) поиск Boot-устройства. В BDS (Boot Device Selection) фазе происходит поиск устройство с коего может быть осуществлен boot, при это может быть использовано стороннее устройство или UEFI-Shel l. При старте системы происходит передача уже инициализированных и загруженных драйверов в распоряжение ОС, дабы сократить время загрузки оной.

И так это была вступительная часть рассказа о UEFI. В следующей главе будут рассмотрены отдельные фазы более детально: POWER ON, SECURITY (SEC), PRE-EFI Initialisation (PEI), DRIVER EXECUTION ENVIRONMENT и BOOT DEV SELECT (BDS)

Многие пользователи считают, что компьютер загружает при помощи операционной системы, но на самом деле это верно только отчасти. В этом материале вы узнаете, как же на самом деле происходит загрузка ПК, и познакомитесь с такими важными понятиями, как BIOS, CMOS, UEFI и другими.

Вступление

Для многих людей работа с компьютером начинается после загрузки операционной системы. И это не удивительно, так как подавляющее большинство времени, современные ПК действительно используются при помощи удобной графической оболочки Windows или любой другой ОС. В этой, дружелюбной для нас среде, мы не только запускаем программы, приложения или игры, но и осуществляем настройки, а так же конфигурирование параметров системы под собственные нужды.

Но, не смотря на всю свою мультифункциональность, операционная система может не все, а в некоторых ключевых моментах, и вовсе попросту бессильна. В частности, это касается начальной загрузки компьютера, которая происходит полностью ее без участия. Более того, от успеха этой процедуры во многом зависит запуск самой ОС, который может и не произойти в случае возникновения проблем.

Для кого-то это может быть новостью, но в действительности Windows не отвечает за загрузку компьютера «от и до», она лишь продолжает ее на определенном этапе и заканчивает. Ключевым же игроком здесь выступает совершенно другая микропрограмма - BIOS, о назначении и основных функциях которой мы поговорим в этом материале.

Что такое BIOS и зачем она нужна

Ключевыми компонентами любого компьютерного устройства является связка процессора и оперативной памяти, и это неспроста. Процессор по праву называют сердцем и мозгом любого ПК, так как на него возложены все главные математические операции. При этом все команды и данные для вычислений, ЦПУ может брать только из оперативной памяти. Туда же он отправляет и результаты своей работы. С любыми другими хранилищами информации, например, с жесткими дисками, процессор напрямую не взаимодействует.

Вот здесь и кроется основная проблема. Для того, что бы процессор смог начать выполнять команды операционной системы, они должны находиться в ОЗУ. Но во время включения ПК оперативная память пуста, так как является энергозависимой и не может хранить информацию, когда компьютер выключен. При этом сами по себе, без участия системы, компьютерные устройства поместить нужные данные в память не могут. И здесь мы сталкиваемся с парадоксальной ситуацией. Получается, что для того чтобы загрузить ОС в память, операционная система уже должна быть в оперативной памяти.

Для разрешения данной ситуации, еще на заре эры персональных компьютеров, инженеры IBM предложили использовать специальную небольшую программу, получившую название BIOS, иногда называемую начальным загрузчиком.

Слово BIOS (БАйОС) является аббревиатурой от четырех английских слов Basic Input/Output System, что в переводе на русский означает: «Базовая система ввода/вывода». Такое название получил набор микропрограмм, отвечающих за работу базовых функций видеоадаптеров, дисплеев, дисковых накопителей, дисководов, клавиатур, мышей и других основных устройств ввода/вывода информации.

Основными функциями BIOS являются начальный запуск ПК, тестирование и первичная настройка оборудования, распределение ресурсов между устройствами и активация процедуры загрузки операционной системы.

Где хранится BIOS и что такое CMOS

С учетом того, что BIOS отвечает за самый начальный этап загрузки компьютера вне зависимости от его конфигурации, то эта программа должна быть доступна для базовых устройств сразу же после нажатия на кнопку включения ПК. Именно поэтому она хранится не на жестком диске, как большинство обычных приложений, а записывается в специальную микросхему флэш-памяти, расположенную на системной плате. Таким образом, доступ к BIOS и запуск компьютера возможен даже в том случае, если к ПК вообще не подключены никакие носители информации.

В самых первых компьютерах для хранения BIOS использовались микросхемы постоянной памяти (ПЗУ или ROM), запись на которые самого кода программы единожды осуществлялась на заводе. Несколько позже стали использовать микросхемы EPROM и EEROM, в которых имелась возможность в случае необходимости осуществлять перезапись BIOS, но только с помощью специального оборудования.

В современных же персональных компьютерах BIOS хранится в микросхемах, созданных на основе флэш-памяти, перезаписывать которые можно с помощью специальных программ прямо на ПК в домашних условиях. Такая процедура обычно называется перепрошивкой и требуется для обновления микропрограммы до новых версий или ее замены в случае повреждения.

Многие микросхемы BIOS не распаивается на материнской плате, как все остальные компоненты, а устанавливаются в специальный небольшой разъем, что позволяет заменить ее в любой момент. Правда, данная возможность вряд ли вам может пригодиться, так как случаи, требующие замены микросхемы BIOS очень редки и практически не встречаются среди домашних пользователей.

Флэш-память для хранения BIOS может иметь различную емкость. В прежние времена этот объем был совсем небольшим и составлял не более 512 Кбайт. Современные же версии программы стали несколько больше и имеют объем в несколько мегабайт. Но в любом случае на фоне современных приложений и мультимедийных файлов это просто мизер.

В некоторых продвинутых системных платах, производители могут установить не одну, а сразу две микросхемы BIOS - основную и резервную. В этом случае, если что-то произойдет с основным чипом, то компьютер будет загружаться с резервного.

Помимо флэш-памяти, в которой хранится сама BIOS, на системной плате существует и еще один вид памяти, который предусмотрен для хранения настроек конфигурации этой программы. Изготавливается он с применением комплементарного метало-оксидного полупроводника или CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Именно этой аббревиатурой и называют специализированную память, в которой содержаться данные о запуске компьютера, используемые BIOS.

CMOS-память питается от батарейки, установленной на материнской плате. Благодаря этому, при отключении компьютера от розетки все настройки BIOS сохраняются. На старых компьютерах функции CMOS-памяти были возложены на отдельную микросхему. В современных же ПК она является частью чипсета.

Процедура POST и первоначальная загрузка ПК

Теперь давайте посмотрим, как же выглядит начальный процесс загрузки компьютера, и какую роль в нем играет BIOS.

После нажатия кнопки включения компьютера, первым запускается блок питания, начиная подавать напряжение на материнскую плату. Если оно в норме, то чипсет дает команду на сброс внутренней памяти центрального процессора и его запуск. После этого процессор начинает последовательно считывать и выполнять команды, записанные в системной памяти, роль которой выполняет как раз микросхема BIOS.

В самом начале процессор получает команду на проведение самотестирования компонентов компьютера (POST - Power-On Self-Test). Процедура POST включает в себя несколько этапов, прохождение большинства которых вы можете наблюдать на экране ПК сразу после его включения. Последовательность происходящего перед началом загрузки операционной системы такова:

1. Сначала происходит определение основных системных устройств.

3. Третий шаг - настройка набора системной логики, или проще говоря, чипсета.

4. Затем происходит поиск и определение видеокарты. Если в компьютере установлен внешний (самостоятельный) видеоадаптер, то он будет иметь собственную BIOS, которую основная системная BIOS будет искать в определенном диапазоне адресов памяти. Если внешний графический адаптер будет найден, то первое, что вы увидите на экране, будет изображение с названием видеокарты, сформированное ее BIOS.

5. После нахождения графического адаптера, начинается проверка целостности параметров BIOS и состояния батарейки. В этот момент на экране монитора одна за другой начинают появляться те самые таинственные белые надписи, вызывающие трепет у неопытных пользователей из-за непонимания происходящего. Но на самом деле ничего сверхъестественного в этот момент не происходит, в чем вы сами сейчас убедитесь. Первая, самая верхняя надпись, как правило, содержит логотип разработчиков BIOS и информацию об ее установленной версии.

6. Затем запускается тестирование центрального процессора, по окончании которого на дисплей выводятся данные об установленном чипе: название производителя, модели и его тактовая частота.

7. Следом начинается тестирование оперативной памяти. Если все проходит удачно, то на экран выводится общий установленный объем ОЗУ с надписью ОК.

8. По окончанию проверки основных компонентов ПК, начинается поиск клавиатуры и тестирование других портов ввода/вывода. В некоторых случаях, на этом этапе загрузка компьютера может остановиться, если системе не удастся обнаружить подключенную клавиатуру. При этом на экран сразу же будет выведено об этом предупреждение.

9. Далее начинается определение подключенных к компьютеру накопителей, включая оптические приводы, жесткие диски и флэш-диски. Сведения о найденных устройствах выводятся на экран. В том случае, если на системной плате установлено несколько контроллеров от разных производителей, то процедура их инициализации может быть отображена на разных экранах.

Экран определения контроллера Serial ATA, имеющего собственный BIOS, с выводом всех подключенных к нему устройств.

10. На завершающем этапе осуществляется распределение ресурсов между найденными внутренними устройствами ПК. В старых компьютерах, после этого осуществляется вывод на дисплей итоговой таблицы со всем обнаруженным оборудованием. В современных машинах таблица на дисплей уже не выводится.

11. Наконец, если процедура POST прошла успешно, BIOS начинает поиск в подключенных накопителях Главной Загрузочной Области (MBR), где содержатся данные о запуске операционной системы и загрузочном устройстве, которому необходимо передать дальнейшее управление.

В зависимости от установленной на компьютер версии BIOS, прохождение процедуры POST может проходить с небольшими изменениями от вышеописанного порядка, но в целом, все основные этапы, которые мы указали, будут выполняться при загрузке каждого ПК.

Программа настройки BIOS

BIOS является конфигурируемой системой и имеет собственную программу настройки некоторых параметров оборудования ПК, называемую BIOS Setup Utility или CMOS Setup Utility . Вызывается она нажатием специальной клавиши во время проведения процедуры самотестирования POST. В настольных компьютерах чаще всего для этой цели используется клавиша Del, а в ноутбуках F2.

Графический интерфейс утилиты конфигурирования оборудования очень аскетичен и практически не изменился с 80-ых годов. Все настройки здесь осуществляются только с помощью клавиатуры - работа мыши не предусмотрена.

CMOS/BIOS Setup имеет массу настроек, но к наиболее востребованным, которые могут понадобиться рядовому пользователю, можно отнести: установку системного времени и даты, выбор порядка загрузочных устройств, включение/отключение встроенного в материнскую плату дополнительного оборудования (звуковых, видео или сетевых адаптеров), управление системой охлаждения и мониторинг температуры процессора, а так же изменение частоты системной шины (разгон).

У различных моделей системных плат, количество настраиваемых параметров BIOS может сильно разниться. Наиболее широкий спектр настроек обычно имеют дорогие системные платы для настольных ПК, ориентированные на энтузиастов, любителей компьютерных игр и разгона. Самый же скудный арсенал, как правило, у бюджетных плат, рассчитанных на установку в офисные компьютеры. Так же не блещут разнообразием настроек BIOS подавляющее большинство мобильных устройств. Более подробно о различных настройках BIOSи их влиянии на работу компьютера мы поговорим в отдельном материале.

Разработка BIOS и обновление

Как правило, практически для каждой модели системной платы разрабатывается собственная версия BIOS, в которой учитываются ее индивидуальные технические особенности: тип используемого чипсета и виды распаянного периферийного оборудования.

Разработку BIOS можно разделить на два этапа. Сначала создается базовая версия микропрограммы, в которой реализовываются все функции, вне зависимости от модели чипсета. На сегодняшний день, разработкой подобных версий занимаются в основном компании American Megatrends (AMIBIOS) и Phoenix Technologies, поглотившую в 1998 году тогдашнего крупного игрока на этом рынке - Award Software (AwardBIOS, Award Modular BIOS, Award WorkstationBIOS).

На втором этапе, к разработке BIOS подключаются производители материнских плат. В этот момент базовая версия модифицируется и совершенствуется для каждой конкретной модели платы, с учетом ее особенностей. При этом после выхода системной платы на рынок, работа над ее версией BIOS не останавливается. Разработчики регулярно выпускают обновления, в которых могут быть исправлены найденные ошибки, добавлена поддержка нового оборудования и расширены функциональные возможности программы. В некоторых случаях обновление BIOS позволяет вдохнуть вторую жизнь в, казалось бы, уже устаревшую материнскую плату, например, добавляя поддержку нового поколения процессоров.

Что такое UEFI BIOS

Базовые принципы работы системной BIOS для настольных компьютеров были сформированы в далеких 80-ых годах прошлого века. За прошедшие десятилетия компьютерная индустрия бурно развивалась и за это время постоянно случались ситуации, когда новые модели устройств оказывались несовместимыми с определенными версиями BIOS. Что бы разрешать эти проблемы, разработчикам постоянно приходилось модифицировать код базовой системы ввода/вывода, но в итоге целый ряд программных ограничений так и остался неизменным со времен первых домашних ПК. Такая ситуация привела к тому, что BIOS в своем классическом варианте окончательно перестал удовлетворять требованиям современного компьютерного железа, мешая его распространению в массовом секторе персоналок. Стало понятно, что необходимо что-то менять.

В 2011 году, с запуском в производство материнских плат для процессоров Intel поколения Sandy Bridge, устанавливающихся в разъем LGA1155, началось массовое внедрение нового программного интерфейса для начальной загрузки компьютера - UEFI.

На самом деле первая версия данной альтернативы обычной BIOS была разработана и успешно использована компанией Intel в серверных системах еще в конце 90-ых годов. Тогда, новый интерфейс для начальной загрузки ПК назывался EFI (Extensible Firmware Interface), но уже в 2005 году его новая спецификация получила название UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). На сегодняшний день эти две аббревиатуры считаются синонимами.

Как видите, производители системных плат не особо спешили переходить к новому стандарту, до последнего пытаясь совершенствовать традиционные вариации BIOS. Но очевидная отсталость этой системы, включая ее 16-битный интерфейс, не возможность использовать более 1 Мб адресного пространства памяти, отсутствие поддержки накопителей объемом более 2 Тб и другие постоянные неразрешимые проблемы совместимости с новым оборудованием все же стали серьезным аргументом для перехода на новое программное решение.

Какие же изменения принес с собой новый загрузочный интерфейс, предложенный Intel и в чем его отличия от BIOS? Как и в случае с BIOS, основной задачей UEFI является корректное определение оборудования сразу после включения ПК и передача управления компьютером операционной системе. Но при этом, перемены в UEFI настолько глубоки, что сравнивать ее с BIOS было бы просто некорректно.

BIOS - это практически неизменяемый программный код, вшитый в специальную микросхему и взаимодействующий напрямую с компьютерным оборудованием с помощью собственных программных средств. Процедура загрузки компьютера с помощью BIOS проста: сразу после включения компьютера производится проверка оборудования и загрузка простых универсальных драйверов для основных аппаратных компонентов. После этого BIOS находит загрузчик операционной системы и его активирует. Далее происходит загрузка ОС.

Систему UEFI можно назвать прослойкой между аппаратными компонентами компьютера, с их собственными микропрограммами-прошивками, и операционной системой, что позволяет ей так же выполнять функции BIOS. Но в отличие от BIOS, UEFI представляет собой модульный программируемый интерфейс, включающий тестовые, рабочие и загрузочные сервисы, драйверы устройств, протоколы коммуникаций, функциональные расширения и собственную графическую оболочку, что делает его похожим на сильно облегченную операционную систему. При этом пользовательский интерфейс в UEFI современен, поддерживает управление мышью и может быть локализован на несколько языков, включая русский.

Важным преимуществом EFI является ее кроссплатформенность и независимость от процессорной архитекторы. Спецификации этой системы позволяют работать ей практически с любой комбинацией чипов, будь то архитектура х86 (Intel, AMD) или ARM. Более того UEFI имеет прямой доступ ко всему аппаратному обеспечению компьютера и платформенно независимые драйверы, что дает возможность без запуска ОС организовать, например, выход в интернет или резервное копирование дисков.

В отличие от BIOS, код UEFI и вся ее служебная информация может храниться не только в специальной микросхеме, но и на разделах как внутренних, так и внешних жестких дисков, а так же сетевых хранилищах. В свою очередь, тот факт, что загрузочные данные могут размещаться на вместительных накопителях, позволяет за счет модульной архитектуры наделять EFI богатыми функциональными возможностями. Например, это могут быть развитые средства диагностики, или полезные утилиты, которые можно будет использовать как на этапе начальной загрузки ПК, так и после запуска ОС.

Еще одной ключевой особенностью UEFI является возможность работы с жесткими дисками огромных объемов, размеченных по стандарту GPT (Guid Partition Table). Последний не поддерживается ни одной модификацией BIOS, так как имеет 64-битные адреса секторов.

Загрузка ПК на базе UEFI, как и в случае с BIOS, начинается с инициализации устройств. Но при этом, данная процедура происходит гораздо быстрее, так как UEFIможет определять сразу несколько компонентов одновременно в параллельном режиме (BIOSинициализирует все устройства по очереди). Затем, происходит загрузка самой системы UEFI, под управлением которой выполняется какой-либо набор необходимых действий (загрузка драйверов, инициализация загрузочного накопителя, запуск загрузочных служб и т.д.), и только после этого осуществляется запуск операционной системы.

Может показаться, что такая многоступенчатая процедура должна увеличить общее время загрузки ПК, но на самом деле все происходит наоборот. С UEFI система запускается гораздо быстрее, благодаря встроенным драйверам и собственному загрузчику. В итоге, перед стартом, ОС получает исчерпывающую информацию об аппаратной начинке компьютера, что позволяет запускаться ей в течение нескольких секунд.

Несмотря на всю прогрессивность UEFI, все же существует ряд ограничений, сдерживающих активное развитие и распространение этого загрузчика. Дело в том, что для реализации всех возможностей нового загрузочного интерфейса требуется полноценная его поддержка со стороны операционных систем. На сегодняшний день в полной мере использовать возможности UEFI позволяет только Windows 8. Ограниченную поддержку нового интерфейса имеют 64-разрядные версии Windows 7, Vista и Linux на ядре 3.2 и выше. Так же возможности UEFI используются в загрузочном менеджере BootCamp компанией Apple в собственных системах Mac OS X.

Ну а как же происходит загрузка компьютера с UEFI, если на нем используются неподдерживаемая операционная система (WindowsXP, 32-битная Windows 7) или файловая разметка (MBR)? Для таких случаев в новый загрузочный интерфейс встроен модуль поддержки совместимости (Compatibility Support Module), по сути, представляющий из себя традиционную BIOS. Именно поэтому, можно видеть, как многие современные компьютеры, оснащенные системными платами с UEFI, загружается традиционным способом в режиме эмуляции BIOS. Чаше всего это происходит потому, что их владельцы продолжают использовать разделы HDD с традиционной MBR и не хотят переходить к разметке GPT.

Заключение

Совершенно очевидно, что, в отличие от традиционной BIOS, интерфейс UEFI способен на много большее, чем просто процесс загрузки. Возможность запуска рабочих сервисов и приложений, как на начальном этапе загрузки ПК, так и после запуска операционной системы открывает широкий спектр новых возможностей, как для разработчиков, так и конечных пользователей.

Но при этом говорить о полном отказе в ближайшее время от базовой системы ввода/вывода пока преждевременно. В первую очередь нужно вспомнить, что до сих пор большинство компьютеров находятся под управлением WindowsXP и 32-битной Windows 7, которые не поддерживаются UEFI. Да и жесткие диски, размеченные по стандарту GPT в большинстве своем можно встретить разве что в новых моделях ноутбуков на базе Windows 8.

Так что до тех пор, пока большинство пользователей в силу своих привычек или еще каких-либо причин, будут привязаны к старым версиям ОС и традиционным способам разметки винчестеров, BIOS так и будет оставаться основной системой для начальной загрузки компьютера.