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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Unified Extensible Firmware Interface или UEFI — это микропрограммный код, выполняющий функцию посредника между оборудованием компьютера и операционной системой, который с выходом Windows 8 пришел на смену BIOS.
UEFI, как и BIOS, отвечает за настройку и инициализацию устройств в момент включения ПК и обеспечивает им возможность обмена данными между собой и системой. Функционал UEFI ориентирован на самые современные платформы — дисковые накопители с разметкой GPT и 64-разрядные версии ОС, преимущественно — Windows 8 и Windows 7. Но приверженцы альтернативных, 32-битных и морально устаревших систем (вроде Windows XP) также не лишились возможности «юзать» любимый софт, разве что теперь установить его на машину стало чуть сложнее.
Одно из основных отличий UEFI от БИОС — это программируемый интерфейс, то есть, он представляет собой отдельную, небольшую «операционку», из которой возможен выход в Интернет и выполнение ряда административных задач (диагностика компьютера, настройка оборудования, запуск программ с компакт-дисков, обновление платформы и т. п.) в гораздо большем объеме, чем это можно сделать в BIOS. Другие важные новшества — это графическая оболочка, в которой работает мышь, и поддержка национальных языков.
БИОС с выходом новой платформы также не прекратил свое существование — он «переехал» в UEFI и при необходимости может быть запущен — для этого на новой платформе предусмотрен режим эмуляции BIOS. Эмуляция используется как раз для поддержки Windows XP и 32-разрядных версий других ОС.
Так же как и старые версии БИОС, новые версии биос UEFI сильно отличаются друг от друга оформлением, местами расположения вкладок, настроек и набором возможностей.
Особо заметим, что компьютер с UEFI может грузиться только с DVD или носителей, отформатированных в FAT32.
Об этом важно помнить, создавая установочные флешки.
1. Загружаем биос. В начале загрузки компьютера нужно начать специальную кнопку, чтобы появился UEFI:
ASUS / F2
ACER / F2
HP / Escape или F10
SONY / кнопка «Assist»
2. Для лучшего восприятия включим режим отображения биоса на русском языке.
Раскрыв в верхнем правом углу список языков нажав на стрелочку напротив English.
Главное окно — выбираем русский язык
3. Если Вы используете флешку совместимую с UEFI, пропустите этот пункт. Для загрузки с несовместимого с UEFI устройства потребуется отключить Secure Boot.
Secure Boot, это защитная опция, предотвращающая выполнение загрузочного кода без подписи Microsoft.
Secure Boot поддерживают только загрузчики Windows 8 и некоторых дистрибутивов Linux.
Во многих конфигурациях UEFI перед отключением Secure Boot нужно активировать режим BIOS. Данная опция находится в на вкладке «Boot» или «System Configuration» и ее можно опознать по словам «CSM» или «Legasy». Полное название в разных редакциях UEFI пишется примерно так: «Launch CSM», «Legasy BIOS» и т. п.
В «урезанных» UEFI после включения режима BIOS становятся доступными параметры, которые «по умолчанию» даже не отображались. Среди них и Secure Boot, находящийся в меню или подменю «Security». Для выключения его нужно перевести в режим «Disabled». После этого компьютер сможет грузиться с накопителя, несовместимого с UEFI. Загрузка с USB, как правило, уже активирована.
(Рисунок 3)
4. Выбор загрузки с флешки или DVD.
Нажимаем кнопку «Меню загрузки» или F8 и в появившемся диалоговом окне «Меню загрузки» выбираем устройство с которого будет производиться Windows.
Если выберите жесткий диск или DVD дисковод вместо флешки, то можно снова перезагрузиться, зайти в биос и сменить выбор.
5. Для выхода из UEFI с сохранением настроек нажмите кнопку «Exit — Save Changes» или кликните одноименный пункт в меню. В режиме BIOS также работает клавиша F10.
В случае выбора источника загрузки система может и не предложить сохранение изменений, а сразу начать загрузку с устройства.
В графических версиях UEFI главное окно (Рисунок 1) обычно отображает системное время, информацию о платформе и ряд показаний аппаратного мониторинга (напряжения и температуры устройств, скорость вращения вентиляторов). Для доступа к основным настройкам нужно переключиться в режим «Дополнительно» (F7) («Advanced Mode»), щелкнув кнопку с одноименным названием.
В расширенном (advanced) режиме полнофункциональных конфигураций UEFI, так же как и сокращенных, присутствуют следующие вкладки:
Main / Основные
Advanced / Дополнительно
Security / Безопасность
Boot / Загрузка
Tools / Сервис
Exit / Выход
Некоторые другие, такие как Ai Tweaker или Monitor, есть не везде — в основном лишь на стационарных материнских платах. Из них открывается доступ к утилитам для разгона ПК и системному мониторингу. Поскольку мобильные платформы (ноутбуки) разгону не подлежат, эти функции на них отсутствуют.
а) Main (Основные)
Здесь, как и в BIOS, отображаются параметры основных устройств ПК — процессора, памяти, накопителей, лазерных приводов и прочего, а также системное время и дата. В этой вкладке находится опция выбора языка.
Подменю подключенных накопителей отображает подробную информацию о них.
Некоторые из параметров раздела Main можно переключать и настраивать, но не все.
б) Advanced / Дополнительно
В этом разделе находятся расширенные настройки оборудования ПК. Ниже перечислено, какие именно.
Данные о процессоре (процессорах):
тип;
тактовая частота;
число ядер;
кэш;
поддерживаемые технологии и т. д.
Устройства Plug and Play, конфигурация SATA, видео, PCI, периферийного оборудования, USB, интегрированных устройств на системной плате и периферии.
При отсутствии отдельной вкладки «Power» в этом же разделе настраиваются параметры электропитания, в частности, здесь включаются функции энергосбережения и поведение блока питания при пропадании напряжения в электрической сети.
В этом же разделе обычно есть опция сброса данных о конфигурации оборудования.
с) Security / Безопасность
Здесь находится опция включения-выключения Secure Boot, а также настройки прав доступа, пароли и т. п. В некоторых версиях UEFI раздел Security присутствует как подменю вкладки Main.
Раздел запуска содержит:
опцию включения режима BIOS;
порядок опроса загрузочных устройств;
Full Screen Logo — опция вывода на экран логотипа производителя ПК во время прохождения POST;
Numlock Status — выбор режима работы клавиши NumLock во время загрузки ПК;
Boot-time Diagnostic — мониторинг времени загрузки и опционально ряд других настроек.
е) Tools / Сервис
Эта часто присутствующая, но непостоянная вкладка содержит фирменные утилиты производителя ПК для управления оборудованием. Здесь же обычно находится опция обновления UEFI и мини-браузер, позволяющий выходить в Интернет на сайт производителя.
ф) Exit / Выход
Этот раздел может быть в виде отдельной вкладки или кнопки вверху экрана. В нем содержится различные параметры выхода из UEFI:
Exit Saving Changes (сохранить настройки и выйти);
Load Setup Defaults или Load default settings (восстановить настройки по умолчанию);
Exit Discarding Changes (выйти без сохранения настроек);
Discard Changes (отмена изменений без выхода);
Save Changes (сохранение изменений без выхода).
Asus Ez Mode (выключить режим «Advanced»
и вернуться в главное окно)
Иногда после перенастройки ряда параметров UEFI компьютер начинает работать медленнее или вообще отказывается загружать ОС. Запомнить, что и где вы меняли при таком обилии всевозможных опций, бывает сложно. Чтобы вернуть всё на своим места — восстановить параметры по умолчанию, можно воспользоваться одним из ниже описанных методов.
Загрузить UEFI, открыть меню «Exit» и кликнуть по пункту «Load Setup Defaults».
Отключить ПК от электросети, снять крышку системного блока, найти на плате батарейку питания CMOS, вынуть ее, замкнуть выводы гнезда батарейки, после чего вернуть ее на место.
Найти на материнской плате перемычку CLRTC (другие названия — CRTC, Clear CMOS, CCMOS и т. п.), предназначенную для сброса настроек BIOS/UEFI. Установить ее на соседние контакты и через полминуты вернуть в прежнее положение. На некоторых платах для этих же целей есть специальная кнопка.
Новые компьютеры используют прошивку UEFI вместо традиционного BIOS . Обе эти программы – примеры ПО низкого уровня, запускающегося при старте компьютера перед тем, как загрузится операционная система. UEFI – более новое решение, он поддерживает жёсткие диски большего объёма, быстрее грузится, более безопасен – и, что очень удобно, обладает графическим интерфейсом и поддерживает мышь.
Некоторые новые компьютеры, поставляемые с UEFI, по-прежнему называют его «BIOS», чтобы не запутать пользователя, привычного к традиционным PC BIOS. Но, даже встретив его упоминание, знайте, что ваш новый компьютер, скорее всего, будет оснащён UEFI, а не BIOS.
BIOS - это Basic Input-Output system, базовая система ввода-вывода. Это программа низкого уровня, хранящаяся на чипе материнской платы вашего компьютера. BIOS загружается при включении компьютера и отвечает за пробуждение его аппаратных компонентов, убеждается в том, что они правильно работают, а потом запускает программу-загрузчик, запускающую операционную систему Windows или любую другую, установленную у вас.
На экране настройки BIOS вы можете изменять множество параметров. Аппаратная конфигурация компьютера, системное время, порядок загрузки. Этот экран можно вызвать в начале загрузки компьютера по нажатию определённой клавиши – на разных компьютерах она разная, но часто используются клавиши Esc, F2, F10, Delete. Сохраняя настройку, вы сохраняете её в памяти материнской платы. При загрузке компьютера BIOS настроит его так, как указано в сохранённых настройках.
Перед загрузкой операционки BIOS проходит через POST , или Power-On Self Test, самотестирование после включения. Она проверяет корректность настройки аппаратного обеспечения и его работоспособность. Если что-то не так, на экране вы увидите серию сообщений об ошибках или услышите из системного блока загадочный писк. Что именно означают звуковые сигналы описано в инструкции к компьютеру.
При загрузке компьютера по окончанию POST BIOS ищет Master Boot Record , или MBR - главную загрузочную запись. Она хранится на загрузочном устройстве и используется для запуска загрузчика ОС.
Вы также могли видеть аббревиатуру CMOS, что расшифровывается, как Complementary Metal-Oxide-Semiconductor - комплементарная структура металл-оксид-полупроводник. Она относится к памяти, в которой BIOS хранит различные настройки. Использование её устарело, поскольку такой метод уже заменили флэш-памятью (также её называют EEPROM).
Конечно, со временем BIOS всё-таки менялся и улучшался. Разрабатывались его расширения, в частности, ACPI, Advanced Configuration and Power Interface (усовершенствованный интерфейс управления конфигурацией и питанием). Это позволяло BIOS проще настраивать устройства и более продвинуто управлять питанием, например, уходить в спящий режим. Но BIOS развился вовсе не так сильно, как другие компьютерные технологии со времён MS-DOS.
У традиционного BIOS до сих пор есть серьёзные ограничения. Он может загружаться только с жёстких дисков объёмом не более 2,1 Тб. Сейчас уже повсеместно встречаются диски на 3 Тб, и с них компьютер с BIOS не загрузится. Это ограничение BIOS MBR.
BIOS должен работать в 16-битном режиме процессора и ему доступен всего 1 Мб памяти. У него проблемы с одновременной инициализацией нескольких устройств, что ведёт к замедлению процесса загрузки, во время которого инициализируются все аппаратные интерфейсы и устройства.
BIOS давно пора было заменить. Intel начала работу над Extensible Firmware Interface (EFI) ещё в 1998 году. Apple выбрала EFI, перейдя на архитектуру Intel на своих Маках в 2006-м, но другие производители не пошли за ней.
В 2007 Intel, AMD, Microsoft и производители PC договорились о новой спецификации Unified Extensible Firmware Interface (UEFI), унифицированный интерфейс расширяемой прошивки. Это индустриальный стандарт, обслуживаемый форумом UEFI и он зависит не только от Intel. Поддержка UEFI в ОС Windows появилась с выходом Windows Vista Service Pack 1 и Windows 7. Большая часть компьютеров, которые вы можете купить сегодня, используют UEFI вместо BIOS.
UEFI заменяет традиционный BIOS на PC. На существующем PC никак нельзя поменять BIOS на UEFI. Нужно покупать аппаратное обеспечение, поддерживающее UEFI. Большинство версий UEFI поддерживают эмуляцию BIOS, чтобы вы могли установить и работать с устаревшей ОС, ожидающей наличия BIOS вместо UEFI – так что обратная совместимость у них есть.
Новый стандарт обходит ограничения BIOS. Прошивка UEFI может грузиться с дисков объёмом более 2,2 Тб – теоретический предел для них составляет 9,4 зеттабайт . Это примерно в три раза больше всех данных, содержащихся в сегодняшнем Интернете. UEFI поддерживает такие объёмы из-за использования разбивки на разделы GPT вместо MBR. Также у неё стандартизирован процесс загрузки, и она запускает исполняемые программы EFI вместо кода, расположенного в MBR.
UEFI может работать в 32-битном или 64-битном режимах и её адресное пространство больше, чем у BIOS – а значит, быстрее загрузка. Также это значит, что экраны настройки UEFI можно сделать красивее, чем у BIOS, включить туда графику и поддержку мыши. Но это не обязательно. Многие компьютеры по сию пору работают с UEFI с текстовым режимом, которые выглядят и работают так же, как старые экраны BIOS.
В UEFI встроено множество других функций. Она поддерживает безопасный запуск Secure Boot, в котором можно проверить, что загрузку ОС не изменила никакая вредоносная программа. Она может поддерживать работу по сети, что позволяет проводить удалённую настройку и отладку. В случае с традиционным BIOS для настройки компьютера необходимо было сидеть прямо перед ним.
И это не просто замена BIOS. UEFI – это небольшая операционная система, работающая над прошивкой PC, поэтому она способна на гораздо большее, чем BIOS. Её можно хранить в флэш-памяти на материнской плате или загружать с жёсткого диска или с сети.
У разных компьютеров бывает разный интерфейс и свойства UEFI. Всё зависит от производителя компьютера, но основные возможности одинаковы у всех.
А вот процедура доступа к настройкам будет немного отличаться. Для доступа к экрану настроек UEFI вам может потребоваться загрузочное меню Windows. Производители ПК не хотели замедлять быструю загрузку компьютера ожиданием нажатия клавиши. Но нам встречались и такие UEFI, в которых производители оставили возможность входа в настройки тем же способом, какой был в BIOS – по нажатию клавиши во время загрузки.
UEFI – это большое обновление, но произошло оно незаметно. Большинство пользователей ПК не заметят его, и им не нужно беспокоиться по поводу того, что их новый компьютер использует UEFI вместо обычного BIOS. ПК просто будут лучше работать и поддерживать больше современного аппаратного обеспечения и возможностей.
Более подробное объяснение отличий в загрузочном процессе UEFI можно почитать в
Как только мы включаем компьютер, в нем немедленно начинает работать миниатюрная операционная система, которую мы знаем как BIOS. Она занимается тестированием устройств, памяти, загрузкой операционных систем, распределением ресурсов аппаратуры. Многие функции этого набора программ (их объем обычно около 256-512 Кб) позволяют поддерживать старые операционные системы вроде MS-DOS, предоставляя им множество возможностей. Со времен PC/AT-8086 BIOS менялся очень мало, а ко времени запуска первых Пентиумов его развитие почти остановилось. Собственно, менять в нем стало нечего, кроме двойного BIOS, поддержки сетевых средств и возможности перепрошивки. А вот минусов стало много: стартовый вход в реальный режим процессора, 16-разрядная адресация и 1 Мб доступной памяти, невозможность иметь «ремонтную» консоль. И, конечно, вечная проблема поддержки жестких дисков. Даже сейчас гарантированно поддерживаются диски до 2,2 Тб, не более.
Компания Intel еще в 2005 года решила поменять BIOS на EFI/UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Система EFI - более продвинутая базовая операционная система. На некоторых платформах Unix и Windows UEFI уже давно работает, но массового перехода пока не свершилось, несмотря на благие намерения. А они таковы:
UEFI может использовать универсальную исполняющую машину вроде JVM для использования аппаратно-независимого кода, а это открывает огромные горизонты для создания «загрузочного» ПО.
Существует и критика этой технологии. В частности, внедрение ее может привести к отсечению от рынка операционных систем новых игроков: для этого всегда найдется в коде какая-нибудь технологическая лазейка. Как, например, невозможность загружать ОС Windows 98 из современных BIOS. Но, что хуже, придется забыть о миллионах программ MS-DOS и других систем, которые опирались в своей работе на функции BIOS. Возможно, они еще будут эмулироваться, но в этом есть сомнения. А среди них наверняка есть и важные программы, которые некому будет переписывать. Впрочем, все это решаемые вопросы – хотя бы за счет виртуальных операционных систем. Но вот то, что появятся новые виды вирусов – это точно, и мы сможем увидеть это довольно скоро.
Многие из современных брендов-производителей аппаратных компонентов для ПК, а также «софта» стремятся обеспечить поддержку своими продуктами интерфейса UEFI. Данное программное решение призвано стать альтернативой привычной многим любителям компьютерной техники системе ввода-вывода — BIOS. Какова специфика рассматриваемого ПО? Какие нюансы характерны для пользования его возможностями?
Рассмотрим основные сведения об UEFI. Что это за разработка? UEFI - это особый интерфейс, который устанавливается между ОС, инсталлированной на компьютере и программным обеспечением, отвечающим за низкоуровневые функции аппаратных компонентов ПК.
Иногда именуется как БИОС UEFI. В этом названии, с одной стороны, есть некоторая ошибка, поскольку BIOS - это программное решение, функционирующее по иным принципам. UEFI разработан компанией Intel, BIOS - это ПО, существующее в нескольких версиях, поддерживаемых разными брендами.
С другой стороны, назначение BIOS и UEFI - практически одно и то же. БИОС UEFI - формально, не вполне корректное словосочетание, но не противоречащее логике программно-аппаратных алгоритмов управления ПК.
Но первое, чему мы уделим внимание — это нахождение различий между «чистым» BIOS и «классическим» UEFI. Дело в том, что рассматриваемое нами программное решение позиционируется как более совершенная альтернатива БИОС. Многие производители современных материнских плат для компьютеров стараются обеспечить поддержку соответствующего типа ПО от Intel. Таким образом, различия между UEFI и BIOS мы можем проследить, изучив, прежде всего, недостатки второй системы.
Первый недостаток BIOS - в том, что данная система не может обеспечивать полноценное задействование дискового пространства на очень больших «винчестерах» - тех, которые превышают в объеме 2 терабайта. Действительно, еще несколько лет тому назад такие величины, характеризующие вместительность жестких дисков, казались фантастическими, и потому, производители ПК особо не акцентировали внимание на соответствующем недостатке BIOS. Но сегодня «винчестером» объемом более 2ТБ никого не удивишь. Производители ПК начали чувствовать, что пора переходить на UEFI, что это объективная необходимость, исходя из современных технологических трендов.
Еще одна особенность BIOS - в том, что она поддерживает ограниченное количество первичных разделов на жестком диске. В свою очередь, UEFI работает с 128. В структуре нового программного решения от Intel реализована новая таблица разделов — GPT, которая, собственно, позволяет задействовать отмеченное технологическое преимущество UEFI.
При всех отмеченных различиях новой программной среды, разработанной Intel, и традиционной системы ввода-вывода BIOS, основные функции соответствующих решений, в целом совпадают. Если не считать принципиально нового алгоритма обеспечения безопасности в UEFI, фактических различий между системами не слишком много. Некоторые специалисты полагают, что новая программная платформа позволяет быстрее загружаться операционным системам, другие отмечают, что это актуально только для Windows 8. Рассмотрим, собственно, систему безопасности, реализованную в UEFI, подробнее.
В чем опережает новая система UEFI BIOS - это уровень безопасности. Дело в том, что существуют вирусы, которые способны внедряться в микросхему, где прописаны алгоритмы BIOS. После чего — становится возможной загрузка ОС с расширенными правами пользователя, что открывает самые широкие возможности для хакера. В свою очередь, в новом решении от Intel реализована безопасная загрузка — UEFI предусматривает соответствующий алгоритм, который называется Secure Boot.
Он базируется на использовании особых ключей, которые должны быть сертифицированы крупнейшими брендами IT-рынка. Однако, как отмечают специалисты, на практике таких компаний пока не слишком много. В частности, что касается поддержки соответствующей опции производителями операционных систем, то в полной мере ее обеспечивает только Microsoft и только в ОС Windows 8. Есть также сведения о том, что совместимость с новой системой безопасности реализована в некоторых дистрибутивах Linux.
Очевидно, что отмеченные недостатки BIOS - это, одновременно, преимущества нового программного решения. Вместе с тем UEFI характеризуется рядом иных важнейших преимуществ. Рассмотрим их.
Прежде всего, это удобный, интуитивно понятный и функциональный интерфейс. Как правило, в нем реализована поддержка мыши — что не характерно для BIOS. Также многие версии UEFI (BIOS данная опция также не свойственна) предусматривают русифицированный интерфейс.
Алгоритмы, предусмотренные новым программным решением, позволяют осуществлять загрузку операционных систем в большинстве случаев ощутимо быстрее, чем при использовании BIOS. Например, ОС Windows 8, установленная на компьютере с поддержкой UEFI, может загружаться — при условии адекватной производительности процессора и иных ключевых аппаратных компонентов — буквально за 10 секунд.
В числе иных значимых преимуществ рассматриваемого программного решения, которые выделяют многие IT-специалисты — более простой, в сравнении с механизмами BIOS, алгоритм обновления. Другая полезная опция UEFI - наличие в данной системе собственного который можно задействовать, если на ПК установлено несколько ОС.
Итак, технологические преимущества нового программного интерфейса управления ПК, который разработан Intel, нам понятны. Крупнейшие бренды-производители аппаратных компонентов для ПК обеспечивают совместимость соответствующего «железа» с UEFI - Gigabyte, ASUS, SONY. Переход на новую систему, как полагают многие IT-эксперты, может превратиться в устойчивый технологический тренд. Те возможности, которые предлагает мировому IT-сообществу компания Intel, разработавшая UEFI, вполне могут оказаться привлекательными для ведущих производителей ПО и аппаратных компонентов для ПК. Тем более что соответствующие технологические опции UEFI поддерживаются крупнейшим брендом на рынке операционных систем.
Рассмотрим подробнее преимущества технологии Secure Boot, поддерживаемой UEFI. Что это за концепция? безопасной загрузки компьютера, который призван защищать систему, как мы отметили выше, от проникновения вирусов. Правда, для его полноценного задействования ключи, которые используются данным протоколом, должны быть сертифицированы. На данный момент этому критерию удовлетворяет совсем немного брендов-производителей ПО. В числе таковых — компания Microsoft, реализовавшая поддержку соответствующих алгоритмов в ОС Windows 8.
Можно отметить, что данное обстоятельство в ряде случаев может осложнять инсталляцию на ПК, который работает под управлением UEFI, иных операционных систем. Если предстоит установка Windows - UEFI еще может проявлять некую лояльность к этому — но при условии, что версия ОС будет максимально приближена к той, которая инсталлирована производителем компьютера. Можно отметить также, что некоторые дистрибутивы Linux также совместимы с опцией Secure Boot.
Но даже в случае, если в силу рассматриваемой функции загрузка новой ОС будет запрещена системой, в структуре интерфейса UEFI предусмотрена возможность отключения алгоритмов Secure Boot. Понятно, что в этом случае загрузка ОС будет не столь безопасной, однако, соответствующую опцию можно в любой момент активировать вновь и начать работать с Windows 8.
В очень редких случаях у отдельных IT-специалистов получается инсталляция на ПК с поддержкой Secure Boot альтернативных ОС. Например, известно, что теоретически можно поставить Windows 7 на некоторые ноутбуки с поддержкой UEFI BIOS. ASUS - в числе производителей таких ПК. Но это, скорее, исключение из правил. В общем случае невысока вероятность удачной установки даже иных редакций Windows 8. Вместе с тем, как мы отметили выше, некоторые дистрибутивы Linux также совместимы с опциями UEFI.
Рассмотрим некоторые нюансы настройки рассматриваемого программного решения от Intel. Интересная опция — эмуляция BIOS средствами UEFI. Что это за возможность? Действительно, в некоторых версиях UEFI реализованы алгоритмы, по которым управление ПК организуется в соответствии с теми механизмами, которые задействует система ввода-вывода, являющаяся исторической предшественницей UEFI.
В зависимости от конкретного ПК, данный режим может именоваться по-разному. Чаще всего это Legacy или Launch CSM. При этом нет никаких сложностей с тем, как установить UEFI в стандартном режиме загрузки.
Другой примечательный факт, которые полезно отметить — есть большое количество версий UEFI. Они могут существенно различаться в ПК, выпущенных разными брендами. При этом, уровень доступности тех или иных функций на разных компьютерах также может существенно различаться. Часто бывает, например, что при загрузке компьютера не выводится меню, с помощью которого можно войти в настройки UEFI. Но на этот случай в ОС Windows, как правило, предусмотрена альтернативная возможность загрузки нужных опций. Нужно войти в «Параметры» и активизировать опцию «Особые варианты загрузки».
После этого можно перезагрузиться — и на экране появится несколько вариантов загрузки ПК. Есть альтернативный способ обеспечить доступ к соответствующим опциям UEFI. На многих ПК он работает. Нужно в самом начале загрузки компьютера нажать Esc. После этого меню, о котором идет речь, должно открыться.
Следует обратить внимание, что при изменении обычного режима работы UEFI на Legacy, желательно, задействовав необходимые программы, которые требуют отключения Secure Boot или работы при эмуляции BIOS, вновь включать при первой возможности интерфейс UEFI со всеми соответствующими опциями. Иначе Windows 8, как отмечают некоторые IT-специалисты может не запуститься. Вместе с тем на многих ПК подобной проблемы нет. Некоторые бренды-производители внедряют в структуру управления ПК алгоритмы, которые позволяют активизировать режим UEFI автоматически. В некоторых моделях ПК реализован гибридный режим, при котором система UEFI загружается с любых носителей, и в случае необходимости может запускаться модуляция BIOS. Различия в версиях UEFI также могут предполагать, что отключение Secure Boot в режиме штатной работы программного решения от Intel невозможно. Для этого придется в любом случае активировать функцию эмуляции BIOS.
В ряде случаев у пользователей возникает необходимость загрузки операционной системы с флешки. Основная сложность в том, что имеющая формат, отличный от FAT32, загрузочная флешка UEFI не распознается. Но эту проблему можно успешно разрешить. Каким образом?
Итак, по умолчанию загрузочные флешки для Windows форматируются в которую UEFI не распознает. Поэтому главная задача — обеспечить, чтобы соответствующий аппаратный компонент был отформатирован в более универсальной файловой системе - FAT32. Самое интересное, что многими IT-специалистами она считается устаревшей. Но на примере одного из самых современных программных решений, каким является, безусловно, UEFI, мы можем проследить актуальность соответствующего стандарта.
Что нам понадобится для того, чтобы загрузочная флешка UEFI распознавалась без проблем? Прежде всего, это, собственно, сам по себе USB-носитель. Желательно, чтобы его емкость была не менее 4 ГБ. Желательно также, чтобы ценных файлов на нем не размещалось, так как нам предстоит полностью форматировать флешку. Следующий необходимый нам компонент — дистрибутив ОС Windows. Пусть это будет 64-разрядная версия Windows 7. Еще одна особенность UEFI, о которой следует сказать — 32-разрядные ОС от Microsoft данная система не поддерживает.
Если у нас отмеченные компоненты есть, то можно начинать работу. Сначала вставляем флешку Затем — открываем командную строку в интерфейсе Windows. Необходимо, при этом, чтобы у пользователя были права администратора. Через нужно запустить программу DISKPART - просто введя это слово. После этого необходимо ввести команду list disk, которая позволит отобразить перечень дисков, присутствующих в системе. В нем необходимо найти USB-флешку. Если она находится в перечне под 2 номером, то нужно ввести команду seleck disk 2.
Далее нужно отформатировать носитель. Для этого нужно ввести команду clean. После этого необходимо создать первичный раздел на диске. Это можно сделать с помощью команды create partition primary. После этого созданный раздел следует сделать активным. Для этого вводим команду active. После этого можно вывести на экран перечень разделов. Для этого вводим в командную строку list volume. Находим тот раздел, который создан нами. Если он указан под номером 3, то вводим команду select volume 3. После этого нужно отформатировать его в системе FAT32. Для этого нужно ввести команду format fs=fat32. Базовый загрузочный носитель, таким образом — готов. Но это еще не все. Необходимо назначить флешке букву диска. Это можно сделать с помощью команды assign. После этого вводим exit и выходим из командной строки.
После всех вышеописанных действий необходимо скопировать дистрибутив Windows 7 на флешку. Это можно также сделать с помощью командной строки. Каким образом? Для этого предусмотрена особая команда — xcopy. Нужно ввести ее, далее — указать адрес диска с дистрибутивом, вставить символ *, указать букву, которой соответствует предназначенная для загрузки в UEFI флешка, после чего ввести дополнить команду символами /s /e. Затем необходимо зайти через командную строку на флешку. Там нужно попасть в каталог efi\microsoft\boot. Его нужно скопировать в папку efi\boot. После этого нужно скопировать файл, который называется bootmgfw.efi в папку efi\boot, после чего переименовать его — в файл bootx64.efi.
Работа с флешкой завершена. UEFI диск с файловой системой FAT32, в котором мы только что сможет распознать без проблем. Соответственно, с него же можно инсталлировать на ПК Windows 7. Разумеется, при условии, что в опциях UEFI отключен алгоритм Secure Boot, который запрещает устанавливать на компьютер ОС, которые отличаются от Windows 8.
