BIOS

BIOS (Basic Input/Output System)

To BIOS (Βασικό Σύστημα Εισόδου/Εξόδου) είναι ένας τύπος Firmware (υλικολογισμικού). Είναι γραμμένο σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα, σταθερό ή αφαιρούμενο, και βρίσκεται πάνω στο σώμα της μητρικής πλακέτας. Αποτελεί τη διεπαφή του λειτουργικού συστήματος του ΥΣ, με το υλικό του. Το ολοκληρωμένο κύκλωμα (Chip) που περιέχει το BIOS, διαθέτει ανάμεσα σε άλλα, μία μνήμη τη ROM BIOS (Read Only Memory BIOS), μνήμη μόνο για ανάγνωση) και μία μνήμη RAM ειδικού τύπου τη CMOS BIOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

 

ROM BIOS

Σήμερα η μνήμη ROM η οποία χρησιμοποιείται είναι τύπου EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), κάνοντας τη διαδικασία αναβάθμισης του BIOS (Flashing BIOS) πιο εύκολη, χρησιμοποιώντας, κατάλληλα εργαλεία λογισμικού και οδηγίες που δίνονται από τον κατασκευαστή της μητρικής.

Αν κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αναβάθμισης, συμβεί μία αναπάντεχη πτώση τάσης ή μια διακοπή του ρεύματος και η αναβάθμιση διακοπεί πριν ολοκληρωθεί, μπορεί να παρουσιαστούν μη αναστρέψιμα προβλήματα στη λειτουργία της μητρικής. Γι? αυτό είμαστε προσεκτικοί στην εφαρμογή της λύσης της αναβάθμισης του BIOS (π.χ. μη υποστηριζόμενος επεξεργαστής) και βέβαια δεν την εφαρμόζουμε όταν οι συνθήκες ευνοούν τις μεταβολές της τάσης του ρεύματος (π.χ. εν μέσω κακοκαιρίας). Επίσης, κατά καιρούς έχουν εμφανιστεί και ιοί με στόχο το BIOS (BIOS Viruses).

Έτσι προκειμένου οι κατασκευαστές να εξασφαλίσουν σε κάθε περίπτωση τη σωστή λειτουργία του υλικού εφοδιάζουν πολύ συχνά τις μητρικές τους με Dual BIOS (Διπλό BIOS). Όπου υπάρχει και εφεδρικό αντίγραφο BIOS επάνω στη μητρική σε περίπτωση βλάβης του κύριου.

Στις παλαιότερες εκδόσεις του, όλες οι κλήσεις του λογισμικού ενός υπολογιστή προς το υλικό του περνούσαν από το BIOS. Στα πιο σύγχρονα όμως συστήματα το ρόλο αυτό τον έχουν αναλάβει οι οδηγοί συσκευών (Device Drivers), αυξάνοντας σημαντικά την ταχύτητα.

 

CMOS BIOS

H CMOS είναι μία μικρή μνήμη ειδικού τύπου RAM, μικρή σε μέγεθος η οποία διατηρεί το περιεχόμενό της καταναλώνοντας ελάχιστη ενέργεια από μία μπαταρία που βρίσκεται τοποθετημένη επάνω στη μητρική. Στη μικρή αυτή μνήμη αποθηκεύονται διάφορες ρυθμίσεις και παραμετροποιήσεις (BIOS Settings), που μπορούμε να κάνουμε στο υλικό μας (π.χ. ρολόι συστήματος, συχνότητα επεξεργαστή, παράμετροι λειτουργίας μνήμης, ρυθμίσεις εκκίνησης δίσκων, ρυθμίσεις ψύξης κα). Οι ρυθμίσεις αυτές, μπορούν να γίνουν μέσα από ένα πρόγραμμα που λέγεται BIOS Setup Program ή CMOS Setup Program ή BIOS Setup Utility. Αυτό ενεργοποιείται κατά τη διαδικασία εκκίνησης του συστήματος με το πάτημα κάποιου πλήκτρου (F1, F2, Del), ανάλογα τον κατασκευαστή και μόνο κατά την ώρα που εμφανίζεται στο κάτω ή στο επάνω μέρος της οθόνης ένα μήνυμα του τύπου: ?Press Del to Run Setup?, ?Press F2 to enter Setup?. Η μνήμη αυτή για να κρατάει τα δεδομένα της, ακόμα και όταν ο υπολογιστής δεν έχει ρεύμα, τροφοδοτείται από μία μικρή μπαταρία λιθίου.

 

POST PROCEDURE

Η διαδικασία POST (Power On Self Test) περιλαμβάνει ένα διαγνωστικό πρόγραμμα ελέγχου του υλικού του υπολογιστή και αποτελεί μέρος του συστήματος BIOS. Ο έλεγχος αφορά τα διάφορα μέρη του υπολογιστή, όπως, μνήμη, επεξεργαστή, κάρτα γραφικών, πληκτρολόγιο, σκληρό δίσκο κα. Αν δε διαπιστωθεί κάποιο πρόβλημα, εμφανίζει διάφορα μηνύματα καλής λειτουργίας για το επιμέρους υλικό, όπως, μοντέλο μητρικής, επεξεργαστή, τύπο μνήμης και στη συνέχεια προχωρά στην εκκίνηση του συστήματος. Διαφορετικά σε περίπτωση κάποιου προβλήματος, εμφανίζεται ένα προειδοποιητικό μήνυμα στην οθόνη (BIOS errors messages, POST Screen Messages), όπως, ?Keyboard not found press F1 to continue or DEL to enter Setup?. Σε περίπτωση αδυναμίας εμφάνισης μηνυμάτων, ο χρήστης ενημερώνεται για το λάθος με ηχητικά μηνύματα προειδοποίησης βλάβης (Beep Error Codes). Οι ήχοι προειδοποίησης περιλαμβάνουν ένα μακρύ ήχο (Long Beep) και ένα βραχύ ήχο (Short Beep). Έτσι οι κατασκευαστές BIOS έχουν τους δικούς τους κώδικες στους οποίους πρέπει να ανατρέξουμε για να εντοπίσουμε το πρόβλημα που υποδεικνύουν οι ήχοι αυτοί.

 

1 βραχύς ήχος Το σύστημα είναι εντάξει
Κανένας ήχος Πρόβλημα τροφοδοσίας, απουσία επεξεργαστή, μη συνδεδεμένο ηχείο
Επαναλαμβανόμενοι βραχείς Πρόβλημα τροφοδοτικού
ή μακρείς ήχοι  
Συνεχόμενος ήχος beep Πρόβλημα Μνήμης
1 μακρύς και 2 βραχείς ήχοι Πρόβλημα κάρτας γραφικών
 

 

Ο παραπάνω πίνακας είναι ενδεικτικός και πρέπει να συμβουλευόμαστε τον πίνακα του κατασκευαστή της μητρικής ή του BIOS, για κάθε πρόβλημα που αντιμετωπίζουμε.

 

BIOS SETUP

Σε πολλές περιπτώσεις μετά από την αρχική εγκατάσταση υλικού και λογισμικού συστήματος, δε θα χρειαστεί η προσφυγή στα μενού επιλογών του BIOS SETUP. Πλέον, οι περισσότερες επιλογές έχουν στις παραμέτρους τη ρύθμιση ?Αυτόματη? (Auto), η οποία τίθεται συνήθως από τον αρχικό εγκαταστάτη ή είναι στις αρχικές ρυθμίσεις του κατασκευαστή του BIOS. Έτσι ο απλός χρήστης δε θα χρειαστεί να καταφύγει σε αυτές, εκτός, από κάποιες φορές που θα το απαιτήσουν οι συνθήκες, όπως, ένα πρόβλημα θερμοκρασίας, αναβάθμιση επεξεργαστή ή μνήμης, εγκατάσταση ενός ΛΣ κα.

 

Διαδικασία POST & ρυθμίσεων BIOS

Η λειτουργία POST εκτελείται κατά την εκκίνηση του υπολογιστή.

Μόλις εμφανιστεί το ανάλογο μήνυμα, με το πάτημα του πλήκτρου DEL ή F2 συνήθως, φορτώνει το BIOS Setup Utility μέσω του οποίου θα γίνει η παραμετροποίηση του BIOS CMOS :

 

Επιλογή Main ή Standard (Κύρια).

  • Ημερομηνία και ώρα.
  • Διαθέσιμους σκληρούς δίσκους.

Main/Primary IDE Master

  • Με αναλυτικά χαρακτηριστικά του σκληρού δίσκου.

Main/System Information

  • Έκδοσης
  • Επεξεργαστή.
  • Κύριαςμνήμης.

 

Επιλογή Tweaker ή Advanced Chipset

Ρυθμίσεις που αφορούν στη συχνότητα λειτουργίας και την τάση τροφοδοσίας του:

  • επεξεργαστή.
  • και της μνήμης.

Οι ρυθμίσεις είναι στο Auto, έτσι το σύστημά μας λαμβάνει αυτόματα τις τυπικές εργοστασιακές προδιαγραφές των συσκευών.

 

Αλλαγές μπορούν να γίνουν όταν θέλουμε να κάνουμε υπερχρονισμό (overclocking). Εδώ οι χειροκίνητες αλλαγές (Manual Settings) θέλουν προσοχή και εμπειρία, γιατί μπορεί να προκληθεί βλάβη στο υλικό μας.

 

Επιλογή Advanced/Boot Device Priority (Εκκίνηση/Προτεραιότητα σειράς εκκίνησης).

Μπορούμε να επιλέξουμε από ποια μονάδα δίσκου θα ξεκινήσει ο υπολογιστής. Χρήσιμη

επιλογή όταν θέλουμε:

  • Να εγκαταστήσουμε ένα ΛΣ, όπου επιλέγουμε συνήθως την εκκίνηση από τον οπτικό οδηγό.
  • Να επιλέξουμε από ποιο δίσκο θα γίνεται η εκκίνηση (Defaultstartupdisk), όταν διαθέτουμε πολλαπλά ΛΣ στο σύστημά μας.
  • Να εκκινήσουμε το σύστημά μας από την κάρτα δικτύου (thinclient).

 

Επιλογή Hardware Monitor (Ενέργεια/Εποπτεία Υλικού).

Πληροφορίες που περιλαμβάνει

  • Τη θερμοκρασία από τους ενσωματωμένους αισθητήρες του επεξεργαστή και της μητρικής (CPUTemperature, MBTemperature).
  • Την ταχύτητα των ανεμιστήρων του επεξεργαστή, του κουτιού και του τροφοδοτικού (CPUFanSpeed, ChassisFanSpeed, PowerFanSpeed).
  • Την τάση λειτουργίας του πυρήνα του επεξεργαστή και των λαμβανόμενων τάσεων των γραμμών του τροφοδοτικού των 3.3, 5, 12 Volts.
  • Διάφορες ρυθμίσεις για τον τρόπο λειτουργίας των ανεμιστήρων. Αν θα είναι σε κατάσταση λειτουργίας Επίδοσης, Βέλτιστης ή Αθόρυβης (Perfomance, Optimal, Silent).

 

Επιλογή Power Management

Ρύθμιση Καταστάσεων εξοικονόμησης ενέργειας. Πετυχαίνουμε εξοικονόμηση ενέργεια όταν ο υπολογιστής δε χρησιμοποιείται. Επιτρέπουν σε έναν υπολογιστή να επιστρέφει γρήγορα στην κανονική λειτουργία.

  • Αναστολή λειτουργίας (sleep ή suspend mode) : αποθηκεύει την εργασία και τις ρυθμίσεις σας στη μνήμη και καταναλώνει μικρή ποσότητα ενέργειας.
  • Αδρανοποίηση (hibernation mode) : αποθηκεύει τα ανοικτά έγγραφα και τα προγράμματά σας στο σκληρό δίσκο και, στη συνέχεια, τερματίζει τη λειτουργία του υπολογιστή σας
  • Υβριδική αναστολή λειτουργίας (hybrid mode) : είναι ένας συνδυασμός αναστολής λειτουργίας και αδρανοποίησης-τοποθετεί οποιαδήποτε ανοικτά έγγραφα και προγράμματα στη μνήμη και στο σκληρό δίσκο και μετά θέτει τον υπολογιστή σας σε κατάσταση χαμηλής ισχύος, ώστε να μπορείτε να επαναφέρετε γρήγορα την εργασία σας.

 

Επιλογές ασφάλειας Boot/Security Options.

  • SupervisorPassword. Προσθήκη κωδικού ασφάλειας, προκειμένου να ζητείται κάθε φορά που κάποιος προσπαθεί να αλλάξει τις ρυθμίσεις του BIOS. Χρήσιμη επιλογή όταν θέλουμε να αποφύγουμε ακούσιες ή εκούσιες δολιοφθορές.
  • UserPassword. Προσθήκη κωδικού ασφάλειας ο οποίος ζητείται κάθε φορά πριν τη φόρτωση του ΛΣ. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία ακόμα ενός επιπέδου ασφάλειας για την είσοδο στο σύστημά μας. Συνδυάζεται πάντα με το SupervisorPassword, αλλιώς δεν έχει νόημα, διότι ο χρήστης μπορεί εύκολα να τον απενεργοποιήσει.

 

Load Setup Defaults/Exit & Save Changes.

Από τον κατασκευαστή του BIOS, υπάρχει αποθηκευμένο, ένα βασικό προφίλ ρυθμίσεων (Default Profile), το οποίο μπορούμε να φορτώσουμε σε περίπτωση που θέλουμε να επαναφέρουμε το σύστημά μας στις εργοστασιακές επιλογές (Bios Reset). Η διαδικασία αυτή μπορεί να φανεί χρήσιμη σε περιπτώσεις που έγιναν μη επιθυμητές αλλαγές στις ρυθμίσεις και είναι δύσκολη η επαναφορά τους με άλλο τρόπο.

BIOS RESET

Η διαδικασία επαναφοράς στις εργοστασιακές ρυθμίσεις του BIOS όπως είδαμε, γίνεται από τις επιλογές του Bios Setup Utility. Υπάρχουν όμως περιπτώσεις όπου αυτό δεν είναι εφικτό. Όπως για παράδειγμα:

  • το σύστημα δεν κάνει Post. Αυτό μπορεί να συμβεί:
  • μετά από προσθήκη υλικού (μνήμης, επεξεργαστή κλπ) ή
  • μετά από κάποια αλλαγή στις ρυθμίσεις του BiosSetup (π.χ. μετά από μία προσπάθεια υπερχρονισμού της μνήμης ή του επεξεργαστή. Κάποιες μητρικές, στις περιπτώσεις αυτές, έχουν αυτόματη επαναφορά των αρχικών ρυθμίσεων).
  • αν έχουμε ξεχάσει το Supervisor ή το UserPassword.

Σε αυτές τις περιπτώσεις, αδυνατώντας να χρησιμοποιήσουμε το Bios Setup Utility, πρέπει να επέμβουμε στη μητρική ώστε να επαναφέρουμε τις εργοστασιακές ρυθμίσεις του BIOS. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως BIOS Reset ή με πιο δόκιμη ορολογία Clear CMOS.

Για να διαγράψουμε τη μνήμη CMOS, πρέπει να ακολουθήσουμε τις οδηγίες του εγχειριδίου της μητρικής πλακέτας. Η διαδικασία μπορεί να διαφέρει ανάλογα τη μητρική που χρησιμοποιούμε αλλά συνίσταται στο να διακοπεί η τροφοδοσία της μνήμης CMOS (υπενθυμίζουμε ότι είναι ειδική μνήμη RAM), ώστε να διαγραφούν τα δεδομένα της και κατά την επανεκκίνηση του συστήματος, να φορτωθούν οι εργοστασιακές ρυθμίσεις του κατασκευαστή.

 

Ενδεικτική διαδικασία Clear CMOS

  1. Σβήνουμε τον υπολογιστή και αφαιρούμε το καλώδιο τροφοδοσίας.
  2. Αφαιρούμε τη μπαταρία από τη μητρική πλακέτα, πιέζοντας με ένα μικρό κατσαβίδι το έλασμα συγκράτησης.
  3. Εντοπίζουμε τον βραχυκυκλωτήρα (jumper) πάνω στη μητρική που είναι τοποθετημένος σε 2 ή περισσότερες ακίδες ενώνοντας δύο από αυτές. Αφαιρούμε τον βραχυκυκλωτήρα από τις ακίδες 1-2 που βρίσκεται και τον τοποθετούμε στις ακίδες 2-3 για 10 δευτερόλεπτα (αν οι ακίδες είναι μόνο 2 αφαιρείται εντελώς για 10??). Στην συνέχεια τον επανατοποθετούμε στις αρχικές ακίδες.
  4. Τοποθετούμε την μπαταρία.
  5. Τοποθετούμε το καλώδιο τροφοδοσίας και ανοίγουμε τον υπολογιστή

 

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)

Το UEFI (ενοποιημένη επεκτάσιμη διασύνδεση υλικολογισμικού) αποτελεί την εξέλιξη του BIOS και ξεκίνησε αρχικά από την εταιρεία Intel με το EFI (Extensible Firmware Interface) το 1995. Το EFI περίπου μία δεκαετία αργότερα άρχισε να υποστηρίζεται και από άλλες εταιρείες κατασκευαστών, φτάνοντας σήμερα τις 140 και παίρνοντας έτσι την ονομασία U EFI (U για Unified).

Το νέο αυτό υπόστρωμα λογισμικού, παρεμβάλλεται όπως και το παλαιότερο BIOS, ανάμεσα στο ΛΣ και το υλικό του υπολογιστή. Διατηρεί τη συμβατότητα με το BIOS για ΛΣ που δεν το υποστηρίζουν (π.χ. Windows 7 32bits) και αίρει τους περιορισμούς που ο προκάτοχός του επέβαλλε.

Το UEFI υποστηρίζεται από τα 64 bit ΛΣ των Widows εκδόσεων Vista και μεταγενέστερων και από τις 32 bit εκδόσεις των Windows 8 και μεταγενέστερων.

 

Βρίσκεται όπως και το BIOS αποθηκευμένο σε EEPROM σε ολοκληρωμένο κύκλωμα πάνω στη μητρική πλακέτα.

Οι σημαντικές διαφορές τους είναι:

Το UEFI μπορεί να χρησιμοποιήσει δίσκους εκκίνησης πάνω από 2,2 TB.

To BIOS λειτουργούσε σε 16 bit mode με αρχιτεκτονική βασισμένη σε IBM PC. Το UEFI σε 32 ή σε 64 bit mode, έχοντας πρόσβαση σε όλη τη μνήμη και όχι μόνο σε 1ΜΒ που είχαμε πριν.

Οι συσκευές μπορούν να διαχειριστούν πάνω από 17,2 GB μνήμης κατά την εκκίνηση

Αυξάνει σημαντικά τη ταχύτητα εκτέλεσης των διαδικασιών εκκίνησης.

Προσφέρει μεγαλύτερη ασφάλεια σε επιθέσεις τύπου bootkit.

Προσφέρει πιο φιλική διεπαφή επικοινωνίας του περιβάλλοντος ρυθμίσεων με το χρήστη.