BIOS Windows 10 — назначение

В настоящее время в существующих компьютерах и ноутбуках используются две подсистемы ввода-вывода (I/O system): BIOS или UEFI. Они представляют собой программные интерфейсы, отвечающие за запуск операционной системы (ОС) в вычислительных средствах. ОС Windows 10 может работать с обеим подсистемами ввода-вывода, которые выполняют аналогичные задачи, но лучше использовать UEFI.

Один из ключевых компонентов подсистемы ввода-вывода — это контроллеры. Они отвечают за управление внешними устройствами и обеспечивают им доступ к компьютеру. Контроллеры могут работать как синхронно, так и асинхронно, в зависимости от типа устройства и способа передачи данных. На пользовательском уровне эксплуатации практически не замечают разницы между этими системами вводе-вывода.

BIOS (Basic Input/Output System) — это устаревшая технология, которая использовалась для управления аппаратным обеспечением компьютера с процессором x86. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) — это современная технология, которая пришла на замену BIOS. Она поддерживает операционные системы с разрядностью 64 бит, имеет более удобный интерфейс и возможность загрузки с больших жестких дисков.

В настоящее время современные компьютеры и ноутбуки рассчитаны на эффективную подсистему ввода-вывода, повышающую производительность устройства. Поэтому вопрос выбора BIOS или UEFI и их назначение решается в пользу второго варианта. Тем не менее переход с BIOS Windows 10 на UEFI вполне возможен только на старом «железе», но при этом потребуется обновить прошивку компьютера и внести соответствующие изменения в настройках.

Содержание

• Назначение системы ввода-вывода
• BIOS или UEFI — минусы BIOS
• Интерфейс UEFI
•          BIOS или UEFI — как работает UEFI
•          Преимущества UEFI
•          BIOS или UEFI — недостатки UEFI
• BIOS или UEFI — как определить
• Заключение

Назначение системы ввода-вывода

Сейчас выбор в загрузочных средствах неограничен, начиная от дискеты и кончая флеш-носителями. Однако дальнейшая работа вычислительных средств все-таки осуществляется загруженной в них операционной системой. Основное назначение системы ввода-вывода заключается в передаче данных между внешними устройствами, такими как клавиатура, мышь, принтер, сканер, и самим компьютером с целью загрузки самой ОС.

Главной программой на устаревшем компьютере или ноутбуке с 1975 года до недавнего времени является базовая подсистема ввода-вывода BIOS. Инструкции этой подсистемы начинают выполняться немедленно после включения устройства, которые контролируют исправность комплектующих частей, инициализируют их и передают эстафету операционной системе.

Если процессор является сердцем компьютера, то подсистему BIOS или UEFI по праву следует назвать его душой. Их конфигурация находится в отдельной микросхеме на материнской плате, имеет собственную память и независимый источник питания. Благодаря такой организации обе подсистемы ввода-вывода доступны в любой временной промежуток и способны загружать операционные системы без сторонних накопителей.

Всякий раз при подаче питания на компьютер или ноутбука на дисплее монитора отображается процесс запуска операционной системы. Если на стадии работы BIOS, но до появления логотипа нажать несколько раз клавишу F2, F10, Del или Esc (зависит от производителя), то появляется меню подсистемы ввода-вывода.

Отображение меню на разных устройствах может отличаться, но, независимо от этого с его помощью настраиваются характеристики подсистемы ввода-вывода. В большинстве случаев их настройки определяют режимы работы компьютера или ноутбука.

В функциях BIOS или UEFI просматривается много общего, и они содержат данные, которые обычно позволяют:

• инициализировать и контролировать работоспособность оборудования вычислительной системы;
• всегда иметь данные о компонентах устройства, например, о моделях, их номерах и другие сведения;
• изменять конфигурацию компьютера или ноутбука путем подключения (отключения) отдельных комплектующих;
• контролировать работу составных частей, например, по напряжению и частоте шины процессора с ОП, температуре видео карты и др.;
• настраивать рабочие параметры комплектующих и отдельные характеристики системы;
• создавать очередность носителей для загрузки операционной системы и т.д.

Кроме того, функции BIOS в состоянии восстановить заводские настройки, осуществить «откат» ряда изменений, которые вызвали сбои в работе устройства. Однако для этого надо быть специалистом и знать тонкости функционирования системы, так как неправильные настройки подсист5емы ввода-вывода приводят к нарушению работы компьютера или ноутбука.

При замене отдельных комплектующих нередко возникает их несовместимость, например, системной основы и процессора. Тогда приходится вносить изменения в программное обеспечение (ПО), то есть осуществить «перепрошивку» системы BIOS или UEFI. Что и как установить на ПК решается в основном на уровне комплектующих элементов и настроек.

BIOS или UEFI — минусы BIOS

Основные принципы работы подсистемы ввода-вывода для персонального компьютера (ПК) заложены еще в 70-х годах прошедшего столетия. С интенсивным развитием технологий вычислительной техники в ряде случаев функции существующей подсистемы ввода-вывода находились на пределе своих возможностей.

Часть проблем решалась путем модификации кода системы ввода-вывода, но другая часть вследствие его ограничений оставалась нерешенной. Адаптация BIOS под новые технологии и совместимость их с функциями старого программного обеспечения привели к нагромождению отдельных участков кода и неудовлетворительного их взаимодействия.

В конечном итоге, эта модель оказалась самым древним ингредиентом в современном вычислительном процессе. В настоящее время подсистема нередко оказывается тормозом в согласовании компонентов новейшего оборудования.

Минусы BIOS заключаются в следующем:

1. В основе разработки заложен реальный режим процессора с логическими прерываниями и 16-разрядный код.  Существенным ограничением является потолок в 1 Мегабайт размера диапазона адресов памяти ROM и возникновение многих проблем.
2. Одна из таких проблем обусловлена ограничением одновременным узнаванием нескольких устройств, что удлиняет процедуру запуска ОС. Не разрешимой задачей является также непосредственное согласование подсистемы с 64-разрядным интерфейсом оборудования, которое становится сейчас наиболее популярным.
3. К тому же, существенный минус подсистемы в том, что ее 16-битное ядро в состоянии отобразить дисковое пространство объемом только менее 2,2 терабайт. Сверх этого, она жестко привязана к основной загрузочной записи MBR (Master Boot Record), которая не позволяет осуществлять запуск ОС с носителей, имеющих больший объем.
4. Для фиксирования этапов процедуры в таблице MBR используется 32-битный код, который позволяет иметь системе только 4 физических разделов диска. Когда объем диска превышает 2 Тб, например, в несколько раз, то операционная система попросту вторую часть диска «не видит»/ По этой причине носитель информации будет использоваться не продуктивно.
5. BIOS не защищена от несанкционированного проникновения в ее ПО. Раньше считалось, что она недоступна для хакерских атак, то сейчас положение изменилось. Найти соответствующую антивирусную программу практически невозможно, так как такая защита в этой подсистеме не разрабатывалась.
6. Отсутствие единого стандарта на BIOS сопряжено со сложностью ее разработки. Для очередной модели материнской платы всякий раз нужна разработка собственной версии ПО, что порождает хаос и неразбериху.
7. В этой модели не предусмотрен единый загрузчик. Поэтому в совокупности с платформозависимыми драйверами каждой новой устанавливаемой ОС требуются свои инструкции запуска. В этом случае возрастает продолжительность загрузки и снижается производительность системы.
8. Управление подсистемой ввода-вывода через клавиши по причине отсутствия графического интерфейса вызывает некоторые сложности. Также ситуация осложняется из-за информации, предоставляемой только на английском языке.

Отсюда очевидно, что недостатки BIOS и ее ограниченные возможности оказывают существенное воздействие на разработку и совершенствование вычислительного оборудования. Устранение возникших преград возлагается на внедрение современного интерфейса.

В то же время, ранняя модель ввода-вывода по-прежнему остается актуальной, когда вопросы безопасности и хранение громадных объемов информации не стоят на первом месте. Однако производство новых накопителей, использующих технологию GPT (таблица разделов GUID), способствует переходу на новую подсистему ввода-вывода.

Интерфейс UEFI

Попытки замены системы ввода-вывода BIOS, существующей со времен дисковой ОС, на наиболее совершенную предпринимались еще с 1988 года. Однако лишь в 2007 году корпорации Intel, AMD, Microsoft и поставщики вычислительных устройств ПК остановились на новейшей модели системы ввода-вывода.

Это событие стало знаменательной вехой и унифицированный интерфейс (UEFI) расширяемой прошивки становится стандартом индустрии и его начали поддерживать операционные системы, включая Windows Vista, Server 2008 и Windows 7. Однако использование поздней модели не ограничивается только рамками x86 (IBM PC).

Главное назначение унифицированного интерфейса заменить исчерпавшую все ресурсы прежней модели и подавляющую часть ограничений, присущих ей. Заложенная расширенная топология кода, называемая «драйверностью», имеет виды на стандарт, не связанный с той или иной платформой. Поэтому задача использования BIOS или UEFI решилась однозначно.

Функция инициализации оборудования с передачей управления операционной системе осталась прежней, но она базируется совсем на иных алгоритмах. Однако унифицированный интерфейс, в принципе, обладает свойствами операционной системы в миниатюре. Своего рода он представляет виртуальную платформу и выступает согласующим звеном между основной ОС ПК или ноутбука и микрокодом составных частей.

BIOS или UEFI — как работает UEFI

Вначале надо отметить, что в отличие от BIOS, хранилищем параметров унифицированного интерфейса является не ПЗУ, а энергонезависимая общая оперативная память с произвольным доступом (NVRAM). Она обычно включает статическую память SRAM с собственной батарейкой, но может допускать работу в связке, например, с флеш-памятью. Тогда как работает эта модель?

Заданные конфигурации подсистемы унифицированного интерфейса хранятся в специальном файле с расширением efi в NVRAM или в системном разделе накопительного устройства (ESP). Этот же раздел содержит ПО загрузчика установленной ОС. Данные хранятся в виде переменных с атрибутами «наименование параметра» = «значение», которые включают множество характеристик. Они доступны не только инженерам-разработчикам, но и владельцам компьютеров.

Если задача ранней модели заключалась в отыскании главной загрузочной записи (MBR) на носителе первичной информации и трансляции управления операционной системе, то последовательность действий подсистемы унифицированного интерфейса иная.

Эта модель опирается на индивидуальный загрузчик UEFI Boot Manager с полноценными функциями в виде стандартного модуля. Он отличается своей структурой и сохраняется в запоминающем элементе типа NVRAM.

Модулю Boot Manager’a присущ обширный комплект инструкций, но среди их множества выделяются UEFI-образы: загрузчики ОС начального этапа, драйверы и приложения. Для установки операционной системы пригоден какой-либо образ, сохраненный на разного рода физических носителях.

Глобальный массив модуля BootOrder содержит переменные дескрипторов загрузки вида Boot####.  За каждым элементом закреплена какая-то определенная физическая загрузочная компонента или даже файл в виде образа унифицированного интерфейса, находящийся на ней. Каждое устройство загрузки характеризуется полным путем, содержащим наименование файла загрузки, добавляемого в меню.

Итак, полный алгоритм функционирования интерфейса в конечном итоге включает в себя 4 фазы с ужесточенными правилами для любой. Первые три процесса (SEC, PEI, DXE) готовят условия непосредственно для загрузчика ОС.

Последняя фаза (BSD) отвечает за работу собственно самого загрузчика операционной системы. Отсюда очевидна существенная разница работы и назначение BIOS или UEFI.

Преимущества UEFI

Внедрение унифицированного интерфейса вместо прежней подсистемы ввода-вывода способствует быстрому запуску ОС и ограждает сохранность первичной информации от воздействия несанкционированного кода еще на этапе инициализации операционной системы.  Вполне приемлемый графический интерфейс UEFI, мультиязычность и использование мыши при настройке вносят оперативность в управлении загрузкой ОС.

Модульная архитектура этой подсистемы ввода-вывода облегчает использование своих приложений и позволяет загружать собственные драйвера посредством оболочки UEFI. Возможность простейшего управления компьютером или ноутбуком без загрузки основной операционной системы является еще одним шагом вперед.

На использование BIOS или UEFI указывают основные преимущества UEFI, которые контрастируют на фоне недостатков ранней модели:

1. Изначально интерфейс ориентирован на 32-х или 64-разрядную версию, что прекрасно согласуется с 64-битной технологией GPT современных носителей информации. Этим снимается жесткое ограничение на количество и размер их разделов. В подсистеме можно создать до 128 разделов, общий объем которых достигает 9 зеттабайт, то есть цифры 9 с 21 нулем байт, что в 3 раза больше данных, вращающихся в современном интернете.
2. Если используется 64-битная версия модели, то она должна быть согласована с разрядностью ОС. Обратную совместимость в подавляющем числе версий интерфейса на ПК типа PC эмулирует режим Legasy BIOS для накопителей с MBR. Поэтому загрузка 32-битной ОС тоже допускается, так как предусмотрен специальный режим СSM в соответствии с принципом, что и «при железной дороге выгодно иметь двуколку».
3. Безопасный запуск ОС унифицированный интерфейс обеспечивает благодаря технологии Secure Boot, потому что под ее контролем находится весь ход загрузки. Она разрешает при загрузке ОС опираться лишь на аутентифицированные службы и драйвера, чем ограждает устройство от проникновения вредоносного ПО.
4. Эта система поддерживает возможность загрузки ОС с образов, находящихся на сетевых источниках данных, и основных протоколов UDP, DHCP и TFTP, а также IPv4 и IPv6. ПО загрузчиков этой модели не связано с загрузочными секторами и автоматически определяет их файловую систему (FAT32, FAT16 или FAT12). Актуальна также поддержание средств ввода информации, как виртуальная клавиатура, сенсорные дисплеи мобильных устройств.
5. Доступная оболочка (EFI shell) позволяет исполнение ряда операций без установки основной ОС. Платформонезависимые собственные драйвера модели позволяют осуществлять доступ к аппаратной части устройства. При этом ОС в состоянии использовать эти же драйвера вместо собственных.
6. Независимость интерфейса от платформы, параллельная инициализация оборудования, использование блоков ввода-вывода до 1 Мб (в BIOS 64 Kб), а также написанный код с нуля существенно сокращают время загрузки ОС.
7. Прошивка UEFI и расширение его функционала стала удобнее и возможна, например, с USB-носителя. При этом создается возможность подключения с внешнего оборудования дополнительных драйверов и приложений, а также подставить драйвер нового железа до начала загрузки ОС.

BIOS или UEFI — недостатки UEFI

Многочисленные доработки существующей системы ввода-вывод BIOS равносильны подпоркам и приспособлениям в сохранении разваливающегося дома. Отсюда очевидно, что лучше построить новый дом на основательном фундаменте, что напрямую ассоциируется с выбором BIOS или UEFI.

Как любое новшество унифицированный интерфейс в начале своего зарождения имел немало противников, акцентирующих внимание на недостатках новой системы ввода-вывода. Порой негативные стороны отражают обыкновенный консерватизм, когда люди неохотно меняют свои устоявшиеся привычки и взгляды с появлением новых вещей.

В нашем мире идеальные вещи не встречаются, поэтому интерфейсу присущи и минусы, которые с течением времени нередко становятся своей противоположностью. Основные недостатки UEFI обусловлены следующими причинами:

1. С увеличение разрядности используемого кода неизбежно возрастает его объем и сложность архитектуры и разработки не становятся более легкими. Прямым следствием является увеличение сроков разработок и их стоимость.
2. С внедрением режима безопасности разработчики частично решают проблему пиратства, активации вредоносного кода в момент загрузки и приверженности пользователей к старым ОС. Однако невозможность отключения такого режима препятствует установке других ОС, отличающихся, например, от линейки Windows.
3. Модель предполагает иметь драйвера с возможностью перехватывать вызовы ОС. С одной стороны, такой алгоритм реализует технические средства защиты авторского права (DRM). С другой стороны, конечному пользователю навязывается платная услуга. В связи с этим некие функции в его нормально действующей системе попросту будут начинать «глючить», например, в устройствах воспроизведения дискретного контента (ПК, ноутбуки, медиа-плееры и др.).
4. Отсутствует гарантия, что ОС на 100% в состоянии осуществлять контроль ПК или ноутбука, когда ОС запускается через родсистему ввода-вывода. Вопрос использования в модели нежелательных модулей остается открытым, а отсутствие функции совместимости (CSM) в некоторых случаях является серьезным препятствием для установки старых операционных систем.
5. Pьяным поборником внедрения унифицированного интерфейса является корпорация Microsoft, для которой «своя рубашка ближе к телу», что не исключается здесь ее заинтересованность. Поэтому она, прикрываясь безопасностью работы ОС, выдвинула требование производителям поставлять с микрокодами компьютерного оборудования сертифицированные криптоключи. Возможно, что для настольных устройств это оправдано, а как быть с оборудованием серверов и других сложных систем, где используются в основном UNIX-подобные ОС?
6. Каждый производитель оборудования стремиться внедрить собственные уникальные технологии. Поэтому, несмотря на принятый стандарт, система совершенствуется с существенными отклонениями. Эта тенденция создает, как и в BIOS’e, хаотичность разработок, продукт которых создает немалые трудности пользователям.

В общем случае создается противоречие, что лучше все-таки BIOS или UEFI интерфейс вместо нее. Не менее важно, что в области внедрения системы ввода-вывода UEFI влияние корпорации Microsoft ощущается значительно больше, нежели Intel, которая приняла до 2020 года полностью отказаться от BIOS. На существующих компьютерах и ноутбуках не предусмотрена замена BIOS на UEFI, поэтому потребуется приобретение нового оборудования.

BIOS или UEFI — как определить

В настоящее время компьютеры и ноутбуки, поставляются с системой ввода-вывода UEFI. В то же время еще существует немало устройств, использующих BIOS c Windows 10. Поэтому если возникает необходимость как определить, что ОС Windows работает с той или иной системой ввода-вывода достаточно воспользоваться системной утилитой msinfo32.

Выполнение следующих действий однозначно указывает на используемую систему ввода-вывода:

• нажать правой кнопкой мыши «Пуск» и выбрать «Выполнить» (Win + R);
•  в командную строку ввести «msinfo32» и нажать ОК;
• в правой части раздела «Сведения о системе» отыскать «Режим BIOS»;
• значение UEFI говорит само за себя;
• если указано «Устаревший» («Legacy»), то устройство находится под управлением BIOS.

Заключение

Таким образом, системы ввода-вывода BIOS или UEFI существуют пока независимо одна от другой, поэтому что лучше выбрать решается на уровне аппаратного обеспечения. Так, например, установить UEFI вместо BIOS на ПК практически невозможно, в то время как, обратная постановка вопроса выполнима путем эмуляции BIOS в интерфейсе UEFI.

На пользовательском уровне, в принципе, не ощущается способ загрузки ОС устройства, поэтому повод проявления беспокойства отсутствует. Однако следует принять во внимание, что при использовании носителей объемом свыше 2 Тб не обойтись без UEFI в связке с GPT. Обе технологии не зависят от платформы и не привязаны к операционным системам, но склонны к установке только зарегистрированных ОС.

P.S. Надеюсь, что информация оказалась полезной для вас. Если у вас есть какие-либо вопросы, дополнения, предложения или замечания на эту тему, пожалуйста, делитесь ими в комментариях. Благодарю за внимание и до новых встреч!

---

Перенос сайта

Товары для дачи

Комплектующие и электроизделия

Охранное оборудование