BIOS là gì & hoạt động như thế nào?
BIOS hoạt động như thế nào?
Một trong những tính năng sử dụng phổ biến nhất của Flash memory (bộ nhớ cực nhanh) là basic input/output system (hệ vào/ra cơ sở) trong máy tính của bạn, thường được biết đến với tên gọi BIOS (đọc là “bye-ose”).
Hầu như trên tất cả các máy tính, BIOS đảm bảo tất cả các chip, các ổ đĩa cứng, các cổng và CPU đều hoạt động. Ngày nay, trong tất cả các máy tính để bàn và máy tính xách tay đang thịnh hành đều chứa một bộ vi xử lý đóng vai trò như một đơn vị xử lý trung tâm. Bộ vi xử lý là phần hợp thành phần cứng. Để hoạt động, bộ vi xử lý thực hiện một tập các lệnh như phần mềm (tham khảo chi tiết tại How Microprocessors Work). Chắc chắn là bạn rất quen thuộc với hai loại phần mềm khác nhau:
Hệ điều hành: Hệ điều hành cung cấp một loạt các dịch vụ về các ứng dụng vận hành trên máy tính của bạn, và nó cũng cung cấp giao diện người dùng cơ bản đối với máy tính của bạn. Windows 98 và Linux là những ví dụ về các hệ điều hành. (Tham khảo chi tiết tại How Operating Systems Work)
Các ứng dụng: Các ứng dụng là các phần mềm được lập trình để thực hiện các chức năng cụ thể. Ngay bây giờ, trên máy tính của bạn chắc chắn đang có một ứng dụng trình duyệt, một ứng dụng xử lý văn bản, một ứng dụng về chương trình email…. Bạn cũng có thể mua các ứng dụng mới và cài đặt chúng.
Trở lại với BIOS, nó là loại phần mềm thứ ba mà máy tính của bạn cần để hoạt động thành công. Trong ấn bản HowStuffWorks này, bạn sẽ được biết tất cả về BIOS – Nó thực hiện chức năng gì, cách thức định cấu hình và làm gì khi BIOS của bạn cần cập nhật.
BIOS thực hiện chức năng gì
Phần mềm BIOS đảm nhiệm nhiều vai trò khác nhau, nhưng vai trò quan trọng nhất là nạp hệ điều hành. Khi bạn bật máy tính và bộ vi xử lý cố gắng để thực hiện lệnh đầu tiên, nó cần phải nhận được lệnh từ một nơi nào đó. Nó không thể nhận lệnh từ hệ điều hành bởi vì hệ điều hành được đặt trên một ổ đĩa cứng, và bộ vi xử lý không thể bắt đầu mà không có các câu lệnh chỉ dẫn cách thức thực hiện. BIOS sẽ cung cấp những câu lệnh này. Một vài chức năng phổ biến khác mà BIOS đảm nhiệm bao gồm:
POST ( A power –on self-test :Kiểm tra nội bộ máy được tiến hành khi khởi động hoặc khởi động lại máy tính) đối với tất cả các thành phần khác nhau của phần cứng trong hệ thống để chắc chắn rằng mọi thứ vẫn đang hoạt động tốt
Kích hoạt các chip BIOS khác trên các board mạch điện tử khác nhau được cài đặt trong máy tính. Ví dụ, SCSI và graphics cards thường có các chip BIOS riêng
Cung cấp một bộ các routine (tệp tin thi hành) bậc thấp mà hệ điều hành sử dụng để ghép nối với các thiết bị khác của phần cứng. Chính những routine này đã tặng cho BIOS tên của nó. Chúng quản lý bàn phím, màn hình, các cổng nối tiếp và các cổng song song, đặc biệt khi máy tính đang khởi động
Quản lý các bộ cài đặt đối với các đĩa cứng, đồng hồ…
BIOS là một phần mềm đặc biệt ghép nối các thành phần chính của phần cứng máy tính với hệ điều hành. Nó thường được lưu giữ trên một chip của Flash Memory trên board mẹ, nhưng một vài trường hợp chip lại là một dạng khác của ROM (bộ nhớ chỉ đọc ra).
Khi bạn bật máy tính, BIOS thực hiện nhiều công việc. Dưới đây là trình tự thông dụng:
Kiểm tra CMOS Setup đối với các cài đặt tuỳ chỉnh
Nhập các trình xử lý ngắt và các trình điều khiển thiết bị
Khởi chạy các thanh ghi và quản lý nguồn điện
Thực hiện chức năng POST
Hiển thị các cài đặt hệ thống
Xác định thiết bị nào có thể khởi động được
Khởi động bootstrap sequence
Công việc đầu tiên mà BIOS thực hiện là kiểm tra thông tin được lưu giữ trong một RAM nhỏ (64 byte) được đặt trên chip CMOS (complementary metal oxide semiconductor). CMOS Setup cung cấp các thông tin chi tiết đặc biệt tới hệ thống của bạn và có thể được thay đổi như các thay đổi hệ thống của bạn. BIOS sử dụng thông tin này để sửa đổi hay bổ sung chương trình mặc định của nó theo nhu cầu. Chúng tôi sẽ nói nhiều hơn về các cài đặt này sau.
Interrupt handlers (Các trình xử lý ngắt) là các phần mềm nhỏ hoạt động với vai trò là các bộ chuyển đổi giữa các thành phần của phần cứng với hệ điều hành. Ví dụ, khi bạn ấn một phím trên bàn phím của bạn, tín hiệu được gửi đến trình xử lý ngắt bàn phím, thông báo cho CPU biết đó là cái gì và chuyển nó vào hệ điều hành. Device drivers (Các trình điều khiển thiết bị) là các phần mềm khác xác định các thành phần cơ bản của phần cứng như bàn phím, chuột , đĩa cứng, và đĩa mềm. Vì BIOS không ngừng ngăn chặn các tín hiệu và từ phần cứng, nó thường được sao chép, hay shadowed vào RAM để chạy nhanh hơn
Khởi động máy tính
Bất kỳ khi nào bạn bật máy tính, cái đầu tiên bạn nhìn thấy là phần mềm BIOS đang thực hiện nhiệm vụ của nó. Trên nhiều máy, BIOS hiển thị các mô tả văn bản như số lượng bộ nhớ được cài đặt trong máy tính của bạn, loại đĩa cứng… Trở lại, trong suốt trình tự khởi động này, BIOS đang thực hiện một khối lượng công việc đáng kể để máy tính của bạn sẵn sàng hoạt động. Đoạn này miêu tả ngắn gọn một vài hoạt động đối với một PC điển hình.
Sau khi kiểm tra CMOS Setup và nhập các trình xử lý ngắt, BIOS xác định liệu video card có hoạt động. Phần lớn các video card sở hữu riêng một BIOS thu nhỏ khởi chạy bộ nhớ và bộ xử lý đồ hoạ trên board mạch điện tử. Nếu chúng không khởi chạy, thường có video driver information trên ROM khác trên board mẹ mà BIOS có thể load về.
Tiếp đó, BIOS kiểm tra liệu đó có phải là một sự khởi động nguội (cold boot) hay khởi động lại (reboot). Nó thực hiện công việc này bằng cách kiểm tra giá trị tại địa chỉ bộ nhớ 0000:0472. Giá trị 1234h có nghĩa là khởi động lại, và BIOS sẽ bỏ qua những phần còn lại của POST. Bất kỳ các giá trị nào khác được coi là khởi động nguội.
Nếu đó là một sự khởi động nguội, BIOS xác định RAM bằng việc thực hiện kiểm tra khả năng đọc/ghi của từng địa chỉ bộ nhớ. Nó kiểm tra các cổng PS/2 hay các cổng USB đối với một bàn phím và một con chuột. Nó tìm kiếm một bus PCI (peripheral component interconnect) và, nếu nó tìm thấy, nó kiểm tra tất cả các PCI card. Nếu BIOS tìm thấy bất kỳ một lỗi nào trong POST, nó sẽ thông báo cho bạn bởi một loạt tiếng kêu hay một đoạn text hiển thị trên màn hình. Lỗi ở đây hầu như là một sự cố phần cứng. BIOS sau đó hiển thị các chi tiết về hệ thống của bạn. Thông thường nó bao gồm thông tin về:
Bộ xử lý
Ổ cứng và ổ mềm
Bộ nhớ
BIOS revision and date
Hiển thị
Bất kỳ các ổ đĩa đặc biệt nào, như các ổ đĩa đối với các bộ điều hợp SCSI (small computer system interface), được load về từ bộ điều hợp, và BIOS hiển thị thông tin.The BIOS then looks at the sequence of storage devices identified as boot devices in the CMOS Setup. “Boot” được viết tắt của “bootstrap”, như trong một thành ngữ cổ “Lift yourself up by your bootstraps”. Boot có nghĩa là quá trình khởi động hệ điều hành. BIOS sẽ cố gắng để bắt đầu trình tự khởi động từ thiết bị đầu tiên. Nếu BIOS không tìm thấy một thiết bị nào, nó sẽ thử thiết bị kế tiếp trong danh sách. Nếu nó không tìm thấy các file thích hợp trên một thiết bị, quá trình khởi động sẽ dừng lại. Nếu bạn đã từng bỏ quên một đĩa mềm trong ổ đĩa khi bạn khởi động lại máy tính, chắc chắn bạn sẽ nhìn thấy dòng thông báo này.
BIOS đã cố gắng khởi động máy tính khi để quên đĩa mềm trong ổ đĩa. Bởi vì nó không tìm thấy các file hệ thống đúng, nó sẽ không thể tiếp tục. Tất nhiên, đó là một easy fix. Đơn giản hãy rút đĩa ra và ấn một phím bất kỳ để tiếp tục.
Định cấu hình BIOS
Trong list trước, bạn đã thấy BIOS kiểm tra CMOS Setup đối với các cài đặt tuỳ thích. Dưới đây là những công việc bạn cần làm để thay đổi những cài đặt này.
Để nhập CMOS Setup vào, bạn cần phải ấn một phím hoặc kết hợp các phím trong trình tự khởi động ban đầu. Phần lớn các hệ thống sử dụng “Esc”, “Del”, “F1”, “F2”, “Ctrl-Esc” hay “Ctrl-Alt-Esc” để cài đặt vào. Thông thường có một dòng text ở cuối hiển thị chỉ dẫn bạn “Press_ to Enter Setup”.
Ngay khi bạn đã cài đặt được, bạn sẽ nhìn thấy các màn hình văn bản với các tuỳ chọn. Một trong số đó là chuẩn mực, trong khi một số thay đổi phụ thuộc vào nhà sản xuất BIOS. Các tuỳ chọn phổ biến gồm:
System Time/Date – Thiết lập thời gian và ngày tháng của hệ thống
Boot Sequence – Trình tự mà BIOS sẽ cố gắng để nạp hệ điều hành
Plug and Play – Một tiêu chuẩn đối với auto-detecting connected devices, được thiết lập “Yes” nếu máy tính và hệ điều hành của bạn đều hỗ trợ
Mouse/keyboard – “Enable Num Lock”, “Enable the Keyboard”, “Auto-Detect Mouse”…
Drive Configuration – Định cấu hình các đĩa cứng, CD ROM và các đĩa mềm
Memory – Chỉ đạo BIOS để shadow một địa chỉ bộ nhớ cụ thể
Security – Thiết lập một password để truy cập máy tính
Power management – Lựa chọn để sử dụng quản lý nguồn điện, và thiết lập khoảng thời gian for standby and suspend
Exit: Lưu giữ các thay đổi của bạn, loại bỏ các thay đổi của bạn hay khôi phục các cài đặt mặc định
Phải rất thận trọng khi thay đổi cài đặt. Các cài đặt không đúng có thể sẽ keep your computer from booting. Khi bạn đã kết thúc các thay đổi, bạn nên lựa chọn “Save Change” và thoát ra. BIOS sau đó sẽ khởi động lại máy tính của bạn khi đó các cài đặt mới vẫn có hiệu lực.
BIOS sử dụng công nghệ CMOS để lưu giữ bất kỳ các thay đổi nào được thực hiện đối với các cài đặt của máy tính. Với công nghệ này, một lithium nhỏ hay bộ pin Ni-Cad có thể cung cấp đủ khả năng để lưu giữ dữ liệu trong nhiều năm. Thực tế, một vài loại chip mới hơn có thể lưu giữ 10 năm, bộ pin lithium cực nhỏ được gắn vào chip CMOS.
Cập nhật BIOS của bạn
Thỉng thoảng, một máy tính cần có BIOS được cập nhật. Nó đặc biệt đúng đối với các máy cũ hơn. Vì các thiết bị và tiêu chuẩn mới ra đời, BIOS cần thay đổi để hiểu được phần cứng mới. Bởi vì BIOS được lưu giữ trong một vài form của ROM, việc thay đổi nó sẽ khó hơn là việc nâng cấp phần lớn các phần mềm khác.
Để tự thay đổi BIOS, bạn chắc chắn sẽ cần một chương trình đặc biệt từ máy tính hay từ nhà sản xuất BIOS. Nhìn vào thông tin về BIOS revision and date được hiển thị trên hệ thống khởi động hay kiểm tra với nhà sản xuất máy tính để tìm kiếm loại BIOS mà bạn có. Sau đó truy cập vào website của nhà sản xuất BIOS để xem có phiên bản nâng cấp không. Download chương trình nâng cấp và trình tiện ích cần thiết để cài đặt nó. Đôi khi các tiện ích và chương trình cập nhật được kết nối trong một file riêng để download. Copy chương trình, cùng với chương trình cập nhật BIOS, đưa vào một đĩa mềm. Khởi động lại máy tính của bạn với đĩa mềm trong ổ đĩa và chương trình xoá BIOS cũ và ghi cái mới vào. Bạn có thể tìm thấy một BIOS Wizard (Thuật sĩ BIOS) sẽ kiểm tra BIOS của bạn tại trang này
Các nhà sản xuất BIOS lớn gồm:
American Megatrends Inc (AMI)
Phoenix Technologies
Acer Labs
Winbond
Vì các thay đổi với CMOS Setup, hãy cẩn thận khi nâng cấp BIOS của bạn. Chắc chắn rằng bạn đang nâng cấp một phiên bản tương thích với hệ thống máy tính của bạn. Nếu không, bạn có thể sẽ làm hư BIOS, có nghĩa là bạn sẽ không thể khởi động được máy tính của bạn. Nếu nghi ngờ, hãy kiểm tra với nhà sản xuất máy tính để chắc chắn rằng bạn cần nâng cấp.
(Nguồn: Trần Đại’s Blog)