Базовая система ввода-вывода (Basic Input-Output System – BIOS)

Назначение BIOS — сопряжение аппаратных средств с операционной системой и прикладными программами. Различают системную BIOS и BIOS адаптеров отдельных устройств, или индивидуальные BIOS. Код BIOS хранится в микросхемах энергонезависимой постоянной памяти ROM или Flash BIOS. По этой причине BIOS часто относят к программно-аппаратным средствам (Firmware).

Для выявления той роли, которую играет BIOS, представим компьютерную систему в виде четырех слоев: аппаратных средств, системы BIOS, операционной системы и приложений. На рис. 10.1 показаны два компьютера, в которых установлены разные аппаратные средства (процессоры, жесткие диски, мониторы и др.). Однако благодаря использованию уникальных систем BIOS в качестве интерфейса (связи) между аппаратным обеспечением и операционной системой на этих компьютерах может можно запускать одинаковое программное обеспечение. Связь аппаратных средств с операционной системой осуществляется с помощью драйверов устройств, при этом каждый тип устройства (например, принтер) имеет собственный драйвер; в каждой операционной системе (DOS, Windows 9х, Windows ХР, Windows NT, OS/2 или другой) для одного и того же типа устройства используется свой драйвер.

Драйверы устройств

Для нормального функционирования отдельных устройств компьютера требуются программные средства, в качестве которых используются драйверы (drive — управлять, вести). Драйвер — это программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства.

Рис. 10.1. Иллюстрация функций ROM BIOS для сопряжения аппаратных средств с операционной системой.

и учитывающая все его особенности. Драйвер содержит процедуры, позволяющие работать с различными аппаратными реализациями устройства. Например, дисплейный адаптер может иметь разные реализации — от первых монохромных адаптеров до самых современных видеокарт с трехмерными акселераторами. Основное требование к драйверу — безошибочное и быстрое выполнение требуемой процедуры. Для прикладных программ или операционной системы драйвер представляет собой набор сервисов (служебных функций), каждому из которых известны: способ вызова — программное прерывание или точка входа в процедуру (подпрограмму) и местоположение входных и выходных данных.

Например, для дисплейных адаптеров базовые сервисы (очистка экрана, вывод символа в определенную позицию и др.) вызываются через прерывание Int 10h, которое обслуживает BIOS. Параметры в адаптер передаются через регистры процессора. В зависимости от типа установленного адаптера данный сервис будет обслуживаться системной BIOS либо индивидуальной ROM BIOS, расположенной в самом адаптере (на графической карте). Драйверы, обслуживающие данный сервис, автоматически загружаются в оперативную память на этапе инициализации BIOS, т. е. их специально загружать не требуется. Однако более сложные сервисы дисплейных адаптеров, которыми, например, пользуются в Windows, реализуются отдельными драйверами. Эти драйверы загружаются на этапе установки операционной системы.

Производители аппаратных средств осуществляют поддержку своих изделий для постоянно меняющихся версий операционных систем и прикладных программ путем поставки новых драйверов.

Система BIOS играет роль настройщика компьютера под его аппаратные средства, информируя ядро операционной системы об особенностях установленного оборудования и подстраиваясь под него, обеспечивает стандартный интерфейс для операционной системы (см. параграф 10.2).