Thực đơn
trang chủTiểu sử

uefi bios của bo mạch chủ là gì BIOS và UEFI là gì. Cách khởi động máy tính

Nhiều người trong chúng ta ngày càng gặp phải những tiêu chuẩn Khởi động uefi, thay thế BIOS cổ điển. Đồng thời, nhiều người muốn biết rõ hơn về UEFI Boot nhưng không hiểu sao họ vẫn không có thời gian hoặc mong muốn cho việc này. Trong tài liệu này, tôi sẽ cố gắng loại bỏ “điểm trống” trong kiến ​​thức của độc giả và cho bạn biết chi tiết UEFI Boot là gì, mô tả các tính năng và chức năng của nó.

Đã có thời tất cả các máy tính đều được trang bị BIOS tích hợp trong bo mạch chủ, đó là một bộ vi chương trình để kiểm tra hiệu năng của thiết bị, cung cấp API và hỗ trợ khởi động hệ thống. Theo truyền thống, nó được sử dụng trong các máy tương thích với IBM và hiện tại nó thực hiện các chức năng của mình một cách đáng tin cậy, giới hạn ở các quy trình 16 bit và địa chỉ 1 MB.

Với sự phát triển của công nghệ, BIOS “cũ kỹ” không còn đáp ứng được yêu cầu hiện đại, thiếu linh hoạt và hiện đại, và nó đã được thay thế bằng phiên bản kế nhiệm - UEFI Boot, hỗ trợ hầu hết các tiêu chuẩn của thiết bị hiện đại.

UEFI(Giao diện phần mềm mở rộng hợp nhất) có từ năm 2003, khi Intel tạo ra bản thay thế BIOS cho bộ vi xử lý Itanium cho máy chủ 64-bit của mình. Vào thời điểm đó, tiêu chuẩn này được gọi là EFI (viết tắt của Extensible Firmware Interface). Sau đó, khi tham gia Diễn đàn EFI hợp nhất, khái niệm này được đặt tên là UEFI và tiếp tục phát triển như một tiêu chuẩn công nghiệp CNTT thống nhất, trong quá trình phát triển có sự tham gia của các nhà sản xuất phần cứng máy tính nổi tiếng nhất.

Được biết, UEFI Boot, giống như người tiền nhiệm của nó, là một tiêu chuẩn là giao diện kết nối hệ điều hành và phần sụn thực hiện hoạt động ở mức độ thấp của thiết bị được kết nối. Mục đích của nó là khởi tạo phần cứng và chuyển quyền điều khiển sang bộ tải khởi động hệ điều hành.

Bạn có thể xem UEFI trông như thế nào và nó là gì trong video:

Ưu điểm của UEFI so với BIOS


Sự khác biệt 1. Thành phần thị giác

Nhiều thành phần UEFI trông giống như một BIOS truyền thống, nhưng một số thành phần đã bị thay đổi đến mức không thể nhận dạng được. Hình ảnh đẹp mắt hơn, các tùy chọn ép xung thuận tiện, giao diện thuận tiện và dễ tiếp cận cũng như hỗ trợ chuột. Những thay đổi chắc chắn là làm hài lòng mắt.

Sự khác biệt 2. 16 so với 32

Mặc dù BIOS bị giới hạn ở các quy trình 16 bit và địa chỉ bộ nhớ 1 megabyte, nhưng UEFI không có những hạn chế đó. Nó hoạt động ở cả chế độ 32 và 64 bit, cho phép bạn làm việc với lượng bộ nhớ lớn hơn đáng kể và ít phụ thuộc vào kiến ​​trúc máy tính. Đặc tả UEFI Boot cung cấp trình điều khiển cho các thành phần hệ thống bất kể bộ xử lý nào được sử dụng trong PC của bạn.

Sự khác biệt 3. Khối lượng làm việc

MBR trong BIOS bị giới hạn ở bốn phân vùng chính trên đĩa và bản thân các đĩa khởi động có kích thước tối đa là 2,2 terabyte. Nếu trước đây điều này là khá đủ thì khả năng của các ổ đĩa ngày nay đã vượt quá kích thước quy định. UEFI sử dụng đánh dấu phân vùng GUID, cho phép khởi động từ đĩa 9,4 ZB. Đối với những người chưa quen, tôi sẽ giải thích rằng một zetabyte bằng 1024 nhân 1024 nhân 1024 gigabyte.

Rõ ràng là UEFI Boot này cho phép bạn làm việc với kích thước tùy chọn khởi động lớn hơn đáng kể, nó không bị ràng buộc với bất kỳ hệ thống tệp cụ thể nào và có khả năng mạng tuyệt vời. Bộ tải khởi động hệ thống có thể đóng vai trò như một phần mở rộng cho UEFI và bản thân cái sau, nếu cần, có thể tự thực hiện các chức năng của bộ tải khởi động. Đồng thời, thậm chí có thể tải trình điều khiển của chính người dùng vào UEFI. Thật ấn tượng phải không?

Sự khác biệt 4. Tiện ích mở rộng

UEFI hỗ trợ cả tiện ích mở rộng cũ (ví dụ: ACPI) và tiện ích mở rộng mới dựa trên thông số kỹ thuật EFI với chức năng tốt hơn (Asus Splashtop, v.v.).

Sự khác biệt 5. Điều khiển dễ dàng

Vì hầu hết các tùy chọn được trình bày dưới dạng ký hiệu đồ họa trực quan nên việc làm việc với chúng rất đơn giản và thuận tiện. Hãy thử và cảm nhận bản thân mình.

Sự khác biệt 6. Khởi động an toàn

Chuẩn UEFI có một ưu điểm khác gọi là Chắc chắn Khởi động– đây là một biện pháp bảo vệ đặc biệt chống lại việc khởi tạo mã không dấu, bảo vệ hệ thống khỏi việc thay thế bộ nạp khởi động và khởi chạy phần mềm không được cấp phép. Nó ra đời ở phiên bản UEFI 2.2 và được triển khai trên nhiều máy tính hiện đại. Mặc dù có nhiều ưu điểm nhưng người dùng thích tắt Secure Boot hơn, vì nhược điểm của nó đôi khi lớn hơn ưu điểm của nó, đặc biệt là khi cần khởi động PC từ ổ đĩa flash.

Phần kết luận

Khởi động UEFI là gì? Như bạn có thể thấy, thông số kỹ thuật UEFI Boot có một số ưu điểm vượt trội so với phiên bản tiền nhiệm. Giao diện thuận tiện và dễ tiếp cận hơn, tốc độ vận hành được cải thiện, hỗ trợ dung lượng bộ nhớ và ổ cứng hệ thống lớn hơn đáng kể - điều này và nhiều hơn thế nữa khiến UEFI trở thành lựa chọn hiện đại và hiệu quả nhất. Nếu bạn có một chiếc PC hiện đại (khoảng năm 2011 trở đi), có lẽ đã đến lúc xem xét UEFI của bạn và tìm hiểu rõ hơn về nó.

  • Dịch

Các máy tính mới hơn sử dụng phần sụn UEFI thay vì BIOS truyền thống. Cả hai chương trình này đều là ví dụ về phần mềm cấp thấp chạy khi máy tính khởi động, trước khi hệ điều hành khởi động. UEFI là một giải pháp mới hơn, nó hỗ trợ ổ cứng lớn hơn, khởi động nhanh hơn, an toàn hơn - và rất thuận tiện, có giao diện đồ họa và hỗ trợ chuột.

Một số máy tính mới hơn được trang bị UEFI vẫn gọi nó là "BIOS" để tránh nhầm lẫn cho người dùng đã quen với BIOS PC truyền thống. Nhưng ngay cả khi bạn thấy nó được đề cập, hãy biết rằng máy tính mới của bạn rất có thể sẽ được trang bị UEFI chứ không phải BIOS.

BIOS là gì?


BIOS là viết tắt của Basic input-output system, một hệ thống đầu vào-đầu ra cơ bản. Đây là một chương trình cấp thấp được lưu trữ trên một con chip trên bo mạch chủ máy tính của bạn. BIOS tải khi bạn bật máy tính và chịu trách nhiệm đánh thức các thành phần phần cứng của nó, đảm bảo chúng hoạt động chính xác, sau đó khởi chạy chương trình bộ tải khởi động, khởi động hệ điều hành Windows hoặc bất kỳ hệ điều hành nào khác mà bạn đã cài đặt.

Màn hình thiết lập BIOS cho phép bạn thay đổi nhiều cài đặt. Cấu hình phần cứng máy tính, thời gian hệ thống, thứ tự khởi động. Màn hình này có thể được mở khi bắt đầu khởi động máy tính bằng cách nhấn một phím nhất định - nó khác nhau trên các máy tính khác nhau, nhưng các phím Esc, F2, F10, Delete thường được sử dụng. Bằng cách lưu cài đặt, bạn lưu nó vào bộ nhớ bo mạch chủ. Khi bạn khởi động máy tính, BIOS sẽ cấu hình nó như được chỉ định trong cài đặt đã lưu.

Trước khi tải hệ điều hành, BIOS sẽ trải qua POST hoặc Tự kiểm tra khi bật nguồn, tự kiểm tra sau khi bật. Nó kiểm tra xem phần cứng có được cấu hình đúng và hoạt động tốt không. Nếu có sự cố xảy ra, bạn sẽ thấy một loạt thông báo lỗi trên màn hình hoặc nghe thấy tiếng rít bí ẩn từ thiết bị hệ thống. Ý nghĩa chính xác của tín hiệu âm thanh được mô tả trong hướng dẫn máy tính.

Khi máy tính khởi động sau POST, BIOS sẽ tìm Master Boot Record hoặc MBR - bản ghi khởi động chính. Nó được lưu trữ trên thiết bị khởi động và được sử dụng để khởi chạy bộ tải khởi động hệ điều hành.

Bạn cũng có thể đã thấy từ viết tắt CMOS, viết tắt của Chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung. Nó đề cập đến bộ nhớ trong đó BIOS lưu trữ các cài đặt khác nhau. Việc sử dụng nó đã lỗi thời vì phương pháp này đã được thay thế bằng bộ nhớ flash (còn gọi là EEPROM).

Tại sao BIOS lại lỗi thời?

BIOS đã có từ lâu và có rất ít sự phát triển. Ngay cả các máy tính MS-DOS được phát hành vào những năm 1980 cũng có BIOS.

Tất nhiên, theo thời gian, BIOS đã thay đổi và cải tiến. Các phần mở rộng của nó đã được phát triển, đặc biệt là ACPI, Cấu hình nâng cao và Giao diện nguồn (giao diện quản lý nguồn và cấu hình nâng cao). Điều này cho phép BIOS dễ dàng cấu hình các thiết bị hơn và quản lý nguồn điện tiên tiến hơn, chẳng hạn như chế độ ngủ đông. Nhưng BIOS đã không phát triển nhiều như các công nghệ máy tính khác kể từ MS-DOS.

BIOS truyền thống vẫn còn những hạn chế nghiêm trọng. Nó chỉ có thể khởi động từ ổ cứng có dung lượng không quá 2,1 TB. Ngày nay, đĩa 3 TB đã phổ biến và máy tính có BIOS sẽ không khởi động được từ chúng. Đây là một hạn chế của BIOS MBR.

BIOS phải hoạt động ở chế độ bộ xử lý 16-bit và chỉ có 1 MB bộ nhớ dành cho nó. Nó gặp sự cố khi khởi tạo nhiều thiết bị cùng lúc, dẫn đến quá trình khởi động chậm trong đó tất cả các giao diện phần cứng và thiết bị đều được khởi tạo.

BIOS đã quá hạn lâu để thay thế. Intel bắt đầu phát triển Giao diện phần mềm mở rộng (EFI) từ năm 1998. Apple đã chọn EFI khi chuyển sang kiến ​​trúc Intel trên máy Mac vào năm 2006, nhưng các nhà sản xuất khác lại không làm theo.

Năm 2007, các nhà sản xuất Intel, AMD, Microsoft và PC đã đồng ý về một thông số kỹ thuật mới, Giao diện phần mềm mở rộng hợp nhất (UEFI), một giao diện phần mềm mở rộng hợp nhất. Đây là tiêu chuẩn ngành được duy trì bởi diễn đàn UEFI và không chỉ phụ thuộc vào Intel. Hỗ trợ UEFI trong Windows đã được giới thiệu cùng với việc phát hành Windows Vista Service Pack 1 và Windows 7. Hầu hết các máy tính bạn mua ngày nay đều sử dụng UEFI thay vì BIOS.

UEFI thay thế và cải thiện BIOS như thế nào


UEFI thay thế BIOS truyền thống trên PC. Không có cách nào để thay đổi BIOS thành UEFI trên PC hiện có. Bạn cần mua phần cứng hỗ trợ UEFI. Hầu hết các phiên bản UEFI đều hỗ trợ mô phỏng BIOS nên bạn có thể cài đặt và chạy hệ điều hành cũ yêu cầu BIOS thay vì UEFI - vì vậy chúng tương thích ngược.

Tiêu chuẩn mới bỏ qua các hạn chế của BIOS. Phần sụn UEFI có thể khởi động từ các ổ đĩa lớn hơn 2,2 TB - giới hạn lý thuyết đối với chúng là 9,4 zettabyte. Con số này gấp khoảng ba lần lượng dữ liệu có trên Internet ngày nay. UEFI hỗ trợ các khối lượng như vậy do sử dụng phân vùng GPT thay vì MBR. Nó cũng có quy trình khởi động được tiêu chuẩn hóa và chạy các chương trình thực thi EFI thay vì mã nằm trong MBR.

UEFI có thể hoạt động ở chế độ 32 bit hoặc 64 bit và không gian địa chỉ của nó lớn hơn BIOS - đồng nghĩa với việc khởi động nhanh hơn. Điều này cũng có nghĩa là màn hình thiết lập UEFI có thể được làm đẹp hơn màn hình của BIOS, bao gồm cả hỗ trợ đồ họa và chuột. Nhưng đây là tùy chọn. Nhiều máy tính cho đến ngày nay chạy UEFI với chế độ văn bản, trông và hoạt động giống như màn hình BIOS cũ.

Có rất nhiều tính năng khác được tích hợp trong UEFI. Nó hỗ trợ Khởi động an toàn, trong đó bạn có thể xác minh rằng khởi động hệ điều hành chưa bị sửa đổi bởi bất kỳ chương trình độc hại nào. Nó có thể hỗ trợ hoạt động mạng, cho phép cấu hình và gỡ lỗi từ xa. Với BIOS truyền thống, bạn phải ngồi trực tiếp trước máy tính để thiết lập máy tính của mình.

Và đây không chỉ là sự thay thế BIOS. UEFI là một hệ điều hành nhỏ chạy trên phần sụn của PC, vì vậy nó có thể làm được nhiều việc hơn BIOS. Nó có thể được lưu trữ trong bộ nhớ flash trên bo mạch chủ hoặc được tải từ ổ cứng hoặc mạng.

Các máy tính khác nhau có giao diện và thuộc tính UEFI khác nhau. Tất cả phụ thuộc vào nhà sản xuất máy tính, nhưng các khả năng cơ bản là như nhau đối với mọi người.

Cách truy cập cài đặt UEFI trên PC hiện đại

Nếu là người dùng thông thường, bạn sẽ không nhận thấy sự chuyển đổi sang máy tính có UEFI. Máy tính sẽ khởi động và tắt nhanh hơn, đồng thời bạn cũng sẽ có quyền truy cập vào các ổ đĩa lớn hơn 2,2 TB.

Nhưng quy trình truy cập cài đặt sẽ hơi khác một chút. Để truy cập màn hình cài đặt UEFI, bạn có thể cần sử dụng menu khởi động Windows. Các nhà sản xuất PC không muốn làm chậm máy tính khởi động nhanh bằng cách chờ nhấn phím. Nhưng chúng tôi cũng bắt gặp UEFI trong đó các nhà sản xuất để lại khả năng nhập cài đặt theo cách tương tự như trong BIOS - bằng cách nhấn một phím trong khi khởi động.

UEFI là một bản cập nhật lớn nhưng nó diễn ra một cách âm thầm. Hầu hết người dùng PC sẽ không nhận thấy điều đó và không phải lo lắng về việc máy tính mới của họ sử dụng UEFI thay vì BIOS thông thường. Đơn giản là PC sẽ hoạt động tốt hơn và hỗ trợ phần cứng và tính năng hiện đại hơn.

Để được giải thích chi tiết hơn về sự khác biệt trong quá trình khởi động UEFI, hãy xem

BIOS là một thuật ngữ quen thuộc của các chủ sở hữu máy tính đã được sử dụng trong nhiều năm. Vào mùa thu năm 2017, Intel đã công bố kế hoạch từ bỏ hoàn toàn BIOS trên tất cả các nền tảng của mình vào năm 2020. Thay vì BIOS bây giờ nó sẽ được sử dụng chỉ một UEFI, điều này có thể khiến nhiều người đặt ra một câu hỏi hợp lý: tại sao UEFI tốt hơn BIOS và sự khác biệt giữa chúng là gì?

Chip BIOS trên bo mạch chủ Gigabyte.

UEFI và BIOS thuộc loại phần mềm được gọi là phần mềm “cấp thấp”, khởi động ngay cả trước khi máy tính bắt đầu tải hệ điều hành. UEFI là một giải pháp hiện đại hơn và nó hỗ trợ một số lượng lớn các tính năng tiện lợi, hữu ích trên các máy tính hiện đại. Điều thường xảy ra là các nhà sản xuất gọi UEFI trên máy tính của họ bằng từ truyền thống “BIOS” để không gây nhầm lẫn cho người dùng. Tuy nhiên, có sự khác biệt lớn giữa UEFI và BIOS và các máy tính hiện đại hầu hết đều được trang bị UEFI.

BIOS là gì

BIOS là viết tắt của “ Nền tảngĐầu vào-NgoàiHệ thống" hoặc " hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản". Nó sống trên một con chip đặc biệt bên trong bo mạch chủ (hình trên) và không phụ thuộc vào việc ổ cứng có được lắp vào máy tính hay không. Khi bạn bật máy tính, thứ đầu tiên bật lên là BIOS. Hệ thống này chịu trách nhiệm “đánh thức” các thành phần phần cứng trong máy tính của bạn, kiểm tra hoạt động bình thường của chúng, kích hoạt bộ nạp khởi động và khởi động thêm hệ điều hành.

BIOS cũ như thời gian.

Người dùng có thể cấu hình một số lượng lớn các tham số khác nhau trong BIOS. Cấu hình thành phần, thời gian hệ thống, thứ tự khởi động, v.v. Bạn có thể vào BIOS bằng một phím đặc biệt khi bật PC. Nó có thể khác nhau đối với các máy tính khác nhau. Ví dụ: Esc, F2, F10 hoặc Xóa. Nhà sản xuất tự quyết định chọn cái nào. Sau khi thay đổi cài đặt, tất cả các tham số sẽ được ghi vào bản thân bo mạch chủ.

BIOS cũng chịu trách nhiệm cho một quá trình gọi là POST – “ Quyền lực-TRÊNBản thân-Bài kiểm tra” hoặc " kiểm tra bật nguồn". POST kiểm tra sự phù hợp của cấu hình máy tính và tình trạng của các thành phần phần cứng. Nếu có sự cố xảy ra, lỗi tương ứng sẽ hiển thị trên màn hình hoặc máy tính bắt đầu phát ra một số âm thanh nhất định (cũng có khái niệm về mã POST và một số bo mạch chủ thậm chí còn được cài đặt màn hình tương ứng để hiển thị chúng). Cường độ của những âm thanh này tùy thuộc vào loại lỗi và để giải mã chúng, bạn cần tham khảo trang web của nhà sản xuất hoặc hướng dẫn sử dụng.

Sau khi POST hoàn tất, BIOS sẽ tìm Bản ghi khởi động chính (MBR) được lưu trữ trên phương tiện lưu trữ của máy tính. Sau đó, bộ nạp khởi động được khởi tạo và hệ điều hành khởi động. BIOS cũng thường sử dụng thuật ngữ CMOS, viết tắt của " Bổ túcKim loại-OxitChất bán dẫn" hoặc " chất bán dẫn oxit kim loại phụ trợ". Đây là tên gọi dành cho bộ nhớ đặc biệt được cấp nguồn bằng pin tích hợp trong bo mạch chủ. Bộ nhớ lưu trữ nhiều cài đặt BIOS khác nhau và người ta thường khuyên nên tháo pin ra khỏi bo mạch chủ để thiết lập lại cài đặt BIOS. Trong các máy tính hiện đại, CMOS đã được thay thế bằng bộ nhớ flash (EEPROM).

Tại sao BIOS lại lỗi thời?

BIOS là một hệ thống rất cũ tồn tại từ năm 1980 (và thậm chí còn được phát triển sớm hơn), tại thời điểm MS-DOS ra mắt. Tất nhiên, theo thời gian, BIOS đã phát triển và cải tiến nhưng khái niệm và nguyên lý hoạt động cơ bản vẫn được giữ nguyên. Sự phát triển của BIOS gần như bằng 0 khi so sánh với sự phát triển của máy tính và công nghệ nói chung.

BIOS truyền thống có nhiều hạn chế nghiêm trọng. Ví dụ: nó chỉ có thể khởi động hệ thống từ một phân vùng không lớn hơn 2,1 TB (tối đa 4 phân vùng) trở xuống. Trong thực tế hiện đại, người dùng mua những ổ đĩa có dung lượng rất lớn, dung lượng của chúng thường vượt quá 4, thậm chí 8 TB. BIOS sẽ không thể hoạt động với phương tiện như vậy. Điều này là do cách MBR hoạt động (bản ghi khởi động chính sử dụng các phần tử 32 bit). Ngoài ra, BIOS hoạt động ở chế độ 16 bit (vì nó được phát triển từ những năm 70) và chỉ có 1 MB dung lượng có thể định địa chỉ để hoạt động. BIOS cũng gặp vấn đề khi khởi tạo một số lượng lớn thành phần cùng lúc, dẫn đến máy tính khởi động chậm.

BIOS đã cần được thay thế trong một thời gian dài. Intel bắt đầu phát triển EFI (Giao diện phần mềm mở rộng) từ năm 1998 và Apple chuyển sang EFI vào năm 2006, khi quá trình chuyển đổi sang kiến ​​trúc Intel diễn ra. Năm 2007, Intel, AMD, Microsoft và nhiều nhà sản xuất máy tính khác đã phê duyệt thông số kỹ thuật UEFI - " Giao diện phần mềm mở rộng hợp nhất" hoặc " giao diện phần mềm mở rộng thống nhất". Windows đã nhận được hỗ trợ UEFI trong Windows Vista SP1 và Windows 7. Ngày nay, hầu hết tất cả các máy tính đều sử dụng UEFI thay vì BIOS.

Tại sao UEFI tốt hơn BIOS

UEFI được cài đặt thay vì BIOS trên nhiều PC khác nhau mà bạn có thể tìm thấy ở các cửa hàng điện tử. Cần lưu ý ngay rằng người dùng không thể chuyển từ BIOS sang UEFI trên phần cứng hiện có. Để làm điều này, bạn cần mua phần cứng mới hỗ trợ UEFI. Đại đa số máy tính UEFI bao gồm mô phỏng BIOS (thường được gọi là Legacy BIOS) để cho phép người dùng cài đặt và khởi động hệ điều hành cũ hơn yêu cầu BIOS để chạy. Nói cách khác, UEFI tương thích ngược.

Giao diện UEFI hiện đại và thân thiện hơn nhiều.

Tiêu chuẩn mới đã loại bỏ những hạn chế khó chịu của BIOS. Máy tính có UEFI có thể khởi động từ ổ đĩa lớn hơn 2,2 TB. Về mặt lý thuyết, dung lượng lưu trữ tối đa cho UEFI là 9,4 Tb (9,4 nghìn tỷ gigabyte). Đó là rất nhiều. Điểm mấu chốt là UEFI sử dụng sơ đồ GPT với các phần tử 64 bit..

UEFI chạy ở chế độ 32 và 64 bit và cũng có nhiều bộ nhớ hơn để hoạt động. Ngược lại, điều này chuyển thành tải bộ xử lý nhanh hơn và dễ sử dụng. Hệ thống UEFI thường có giao diện đẹp hỗ trợ nhập liệu bằng chuột (trong ảnh chụp màn hình ở trên). Ngoài ra còn có một số lợi thế khác. Ví dụ: UEFI hỗ trợ Khởi động an toàn. Đây là một quy trình đặc biệt nhằm kiểm tra hệ điều hành đang được tải và đảm bảo rằng không có phần mềm độc hại hoặc bên thứ ba nào can thiệp vào quá trình tải. UEFI cũng hỗ trợ nhiều chức năng mạng khác nhau, rất hữu ích khi giải quyết các vấn đề kỹ thuật với máy tính của bạn. Trong BIOS truyền thống, người dùng phải có quyền truy cập vật lý vào máy tính, trong khi ở UEFI có tùy chọn truy cập từ xa để cấu hình.

Nhìn chung, UEFI là một hệ điều hành nhỏ. Nó có thể được lưu trữ trên bộ nhớ flash của bo mạch chủ hoặc có thể được tải từ ổ cứng/ổ đĩa mạng. Các máy tính khác nhau có UEFI khác nhau có giao diện và khả năng khác nhau như nhau. Tất cả phụ thuộc vào sở thích của nhà sản xuất máy tính của bạn.

UEFI là một bản nâng cấp lớn cho các máy tính hiện đại, nhưng đại đa số người dùng khó có thể nhận thấy bất kỳ sự khác biệt đáng kể nào. Và nhiều người không hề quan tâm đến câu hỏi này. Tuy nhiên, chúng ta phải hiểu rằng sự ra đời của UEFI thay vì BIOS đã trở thành một sự thay đổi tiến hóa cực kỳ tích cực trong thế giới máy tính hiện đại, ngay cả khi tất cả sức hấp dẫn và đổi mới của nó vẫn ẩn sâu trong bo mạch chủ của máy tính. Hiện nay ngành công nghiệp vẫn đang trong giai đoạn chuyển đổi từ BIOS sang UEFI nên mọi thú vui của chuẩn mới sẽ được hé lộ trong thời gian sắp tới. Để tăng tốc quá trình này, Intel đã quyết định từ bỏ hoàn toàn BIOS cho đến năm 2020, và đó là một điều tốt.

EFI(E có thể mở rộng F phần mềm điều khiển TÔI giao diện)— giao diện dành cho thiết bị tập trung tại thời điểm hệ thống được bật. Điều chỉnh các quy trình xảy ra giữa hệ điều hành và chương trình cơ sở quản lý các chức năng phần cứng cấp thấp. EFI khởi động máy tính và sau đó chuyển quyền điều khiển sang bộ tải khởi động của hệ điều hành. Nó là sự thay thế hợp lý cho giao diện BIOS, thường được sử dụng bởi các máy tính tương thích với PC IBM.

Intel đã phát triển đặc tả EFI đầu tiên. Sau đó, giao diện đã đổi tên: phiên bản mới nhất của tiêu chuẩn được gọi là UEFI (bạn hợp nhất E có thể mở rộng F phần mềm điều khiển TÔI giao diện). Ngày nay, tiêu chuẩn UEFI đang được phát triển bởi hiệp hội Diễn đàn EFI Thống nhất.

Tiêu chuẩn EFI có hỗ trợ các menu đồ họa cũng như một số tính năng bổ sung (ví dụ: Aptio hoặc Great Wall UEFI).

Câu chuyện

Ban đầu, tiêu chuẩn EFI được thiết kế để sử dụng trong các hệ thống Intel-HP Itanium đầu tiên xuất hiện vào giữa những năm 90. Các khả năng hạn chế mà PC-BIOS thể hiện (mã 16 bit, bộ nhớ có thể định địa chỉ 1 MB, các giới hạn phần cứng IBM PC/AT, v.v.) là không thể chấp nhận được để sử dụng trên các nền tảng máy chủ lớn và Itanium đã được lên kế hoạch chính xác cho điều đó.

Đáng chú ý là EFI ban đầu được gọi là Sáng kiến ​​khởi động Intel, sau đó nó đã được đổi tên.

Thông số kỹ thuật

Lịch sử của tiêu chuẩn EFI bắt đầu với việc phát hành phiên bản 1.01, nhưng nó không được sử dụng rộng rãi vì nó nhanh chóng bị rút khỏi thị trường do các vấn đề pháp lý liên quan đến việc sử dụng nhãn hiệu.

Sau đó, vào ngày 1 tháng 12 năm 2002, phiên bản EFI 1.10 được giới thiệu, bao gồm mô hình trình điều khiển EFI, cũng như một số cải tiến “mỹ phẩm” so với phiên bản 1.02.

Năm 2005, Intel đã chỉ định đặc tả EFI cho Diễn đàn UEFI, sau đó trở thành nơi chịu trách nhiệm phát triển thêm giao diện. Đồng thời, tiêu chuẩn EFI được đổi tên thành EFI hợp nhất (UEFI) nhằm nhấn mạnh sự thay đổi đã xảy ra. Điều đáng chú ý là dù đã thay đổi tên nhưng cả hai thuật ngữ này vẫn được sử dụng tự do trong hầu hết các tài liệu.

Vào ngày 7 tháng 1 năm 2007, Diễn đàn UEFI đã phát hành UEFI phiên bản 2.1, giới thiệu mật mã cải tiến, xác thực mạng và kiến ​​trúc giao diện người dùng được cập nhật.

Giao diện EFI chứa các bảng bao gồm nhiều dữ liệu khác nhau: thông tin về nền tảng, các dịch vụ khởi động và thời gian chạy có sẵn cho trình tải hệ điều hành và chính hệ điều hành đó. Một số phần mở rộng BIOS (ACPI hoặc SMBIOS) cũng được bao gồm trong EFI - chúng không yêu cầu giao diện thời gian chạy 16 bit.

Dịch vụ

EFI xác định các dịch vụ khởi động bao gồm hỗ trợ cho:

  • bảng điều khiển văn bản và đồ họa;
  • khối;
  • dịch vụ tập tin;

giao diện cũng xác định các dịch vụ thời gian chạy (ngày, giờ và bộ nhớ).

Trình điều khiển thiết bị

Tiêu chuẩn EFI, ngoài các trình điều khiển tiêu chuẩn, dành riêng cho kiến ​​trúc, còn xác định môi trường trình điều khiển độc lập với nền tảng. môi trường này được gọi là Mã byte EFI(EBC). Đặc tả UEFI yêu cầu phần mềm hệ thống cung cấp trình thông dịch cho mọi hình ảnh EBC được tải (thực tế hoặc có khả năng) vào môi trường.

Do đó, EBC có thể dễ dàng tương quan với Open Firmware độc ​​lập với phần cứng được sử dụng trong các máy tính Apple Macintosh và Sun Microsystems SPARC.

Một số loại trình điều khiển EFI theo kiến ​​trúc cụ thể có thể được trang bị giao diện để hệ điều hành sử dụng, cho phép chính hệ điều hành sử dụng EFI làm hỗ trợ đồ họa và mạng cơ bản trước khi tải trình điều khiển.

Quản lý download

Trình quản lý khởi động EFI được sử dụng để chọn và sau đó khởi động hệ điều hành. Do đó, nhu cầu về một thuật toán khởi động cụ thể sẽ bị loại bỏ: bộ nạp khởi động là một ứng dụng EFI.

Hỗ trợ đĩa

Ngoài phương pháp phân vùng đĩa tiêu chuẩn (MBR), EFI còn hỗ trợ Bảng phân vùng GUID (GPT). Lược đồ này không có bất kỳ hạn chế cụ thể nào về MBR. Tiêu chuẩn EFI không chỉ định hệ thống tệp, nhưng việc triển khai EFI thường hỗ trợ hệ thống tệp FAT32.

Vỏ bọc

Môi trường shell mở của tiêu chuẩn cho phép người dùng tải nó để thực hiện một số thao tác nhất định. Điều này thuận tiện hơn nhiều: người dùng không phải tải hệ điều hành. Shell là một ứng dụng EFI đơn giản có thể được lưu trữ trong ROM nền tảng (hoặc trên một thiết bị riêng biệt có trình điều khiển nằm trong ROM).

Ngoài ra, người dùng có thể sử dụng shell để chạy các ứng dụng EFI khác (ví dụ: định cấu hình hoặc cài đặt hệ điều hành hoặc chẩn đoán, định cấu hình hoặc cập nhật chương trình cơ sở). Các chức năng của shell cũng bao gồm phát phương tiện CD/DVD mà không cần tải hệ điều hành. Ngoài ra, trình bao EFI cho phép các hoạt động dựa trên lệnh sao chép hoặc di chuyển các tệp và thư mục, miễn là công việc được thực hiện trên các hệ thống tệp được hỗ trợ. Bạn cũng có thể tải xuống/dỡ bỏ trình điều khiển. Và cuối cùng, shell có thể sử dụng toàn bộ ngăn xếp TCP/IP.

Shell EFI có hỗ trợ các tập lệnh ở dạng tệp có phần mở rộng .nsh (tương tự như một tệp bó trong DOS).

Tên lệnh thường được mượn từ trình thông dịch dòng lệnh (COMMAND.COM hoặc Unix shell). Shell EFI hoàn toàn có thể hoạt động như một trình tương tự thay thế và hoàn chỉnh của trình thông dịch dòng lệnh hoặc giao diện văn bản BIOS.

Tiện ích mở rộng

Các tiện ích mở rộng EFI được tải từ hầu hết mọi thiết bị lưu trữ cố định được kết nối với PC.


Thực hiện

Khung đổi mới nền tảng Intel

Khung đổi mới nền tảng Intel (“Bộ công cụ đổi mới Intel”) là một bộ thông số kỹ thuật do Intel phối hợp với EFI phát hành. Trong trường hợp này, EFI xác định giao diện giữa hệ điều hành với phần cứng và phần mềm, còn bộ công cụ chịu trách nhiệm xác định cấu trúc được sử dụng để tạo phần mềm nhúng. Việc xác định này được thực hiện ở mức độ thấp hơn so với các chức năng được cung cấp trong EFI.

Ví dụ: bộ công cụ bao gồm tất cả các bước phải khắc phục để khởi động máy tính một cách chính xác kể từ thời điểm bật máy. Các khả năng của phần sụn bên trong này không phải là một phần của đặc tả EFI nhưng được bao gồm trong Đặc tả khởi tạo nền tảng UEFI. Bộ công cụ này đã được thử nghiệm trên nền tảng XScale, Itanium và IA-32.

Khả năng tương thích với hệ điều hành, trong trường hợp nền tảng x86, đạt được thông qua việc sử dụng Mô-đun hỗ trợ tương thích(CSM), chứa chương trình 16 bit (CSM16), được nhà sản xuất BIOS triển khai. Nó cũng bao gồm một lớp đặc biệt, các chức năng của nó bao gồm giao tiếp CSM16 với các công cụ.

Intel là tác giả của cách triển khai độc đáo cho bộ công cụ này, có tên mã là “Tiano”. Đây là triển khai phần mềm nhúng hoàn chỉnh với sự hỗ trợ của EFI. Nó thiếu phần 16-bit truyền thống của CSM, nhưng nó cung cấp các giao diện cần thiết cho các tiện ích bổ sung do nhà sản xuất BIOS triển khai. Intel không phân phối toàn bộ việc triển khai Tiano cho người dùng cuối. Một phần của việc triển khai này đã được phát hành dưới dạng mã nguồn cho dự án TianoCore, như Bộ công cụ phát triển EFI(EDK). Việc triển khai này bao gồm EFI và một phần mã khởi tạo phần cứng, nhưng đồng thời, nó ẩn đi các tính năng đặc trưng của chính phần mềm nhúng.

Bạn có thể mua các sản phẩm được xây dựng trên tiêu chuẩn EFI thông qua các nhà sản xuất BIOS bên thứ ba (ví dụ: American Megatrends (AMI) và Insyde Software). Một số triển khai hoàn toàn dựa trên Tiano, một số khác tuân thủ các thông số kỹ thuật nhưng không dựa trên triển khai của Intel.

Nền tảng sử dụng EFI; công cụ đi kèm

Năm 2000, Intel phát triển các hệ thống được xây dựng trên nền tảng Itanium. Họ đã hỗ trợ EFI 1.02.

Năm 2002, Hewlett-Packard phát hành các hệ thống được xây dựng trên nền tảng Itanium 2. Chúng hỗ trợ EFI phiên bản 1.10 và có thể khởi động các hệ điều hành Windows, Linux, FreeBSD và HP-UX.

Các hệ thống Itanium hoặc Itanium 2 được phát hành có phần mềm tích hợp tương thích với EFI phải tuân thủ thông số kỹ thuật DIG64.

Vào tháng 11 năm 2003, Gateway ra mắt Trung tâm truyền thông Gateway 610, đây là hệ thống x86 đầu tiên được xây dựng trên Windows. Nó sử dụng phần mềm nhúng dựa trên bộ công cụ, InsydeH2O của Insyde Software. Hỗ trợ BIOS được cung cấp thông qua Mô-đun hỗ trợ tương thích (CSM).

Tháng 1 năm 2006, Apple giới thiệu chiếc PC Macintosh đầu tiên được xây dựng trên nền tảng Intel. Các hệ thống sử dụng EFI và các công cụ liên quan, thay vì Open Firmware, được sử dụng trên các hệ thống nền tảng PowerPC trước đây.

Vào ngày 5 tháng 4 năm 2006, Apple giới thiệu Boot Camp, một gói tiêu chuẩn cho phép bạn tạo đĩa bằng trình điều khiển Windows XP. Ngoài ra, gói mới còn chứa một công cụ phân vùng đĩa cho phép bạn cài đặt Windows XP trong khi vẫn để Mac OS X hiện tại hoạt động. Ngoài ra, bản cập nhật chương trình cơ sở đã được phát hành. Nó đã thêm hỗ trợ BIOS để triển khai EFI. Các dòng máy tính Macintosh tiếp theo được phát hành với phần mềm cập nhật và tích hợp sẵn. Vì vậy, ngày nay tất cả các máy tính Macintosh đều có khả năng tải các hệ điều hành tương thích với BIOS.

Bo mạch chủ mang nhãn hiệu "Intel" được sản xuất chủ yếu bằng phần mềm nhúng được xây dựng trên cơ sở các công cụ (ví dụ: DP35DP). Như vậy, trong năm 2005, hơn 1 triệu hệ thống Intel đã được sản xuất. Việc sản xuất điện thoại di động, máy tính để bàn và máy chủ mới chạy trên bộ công cụ này bắt đầu vào năm 2006. Ví dụ: tất cả các bo mạch chủ được xây dựng trên bộ logic hệ thống Intel 945 đều sử dụng các công cụ trong công việc của chúng. Tuy nhiên, phần mềm nhúng, theo quy định, không bao gồm hỗ trợ EFI; nó chỉ giới hạn ở hỗ trợ BIOS.

Từ năm 2005, tiêu chuẩn EFI đã được đưa vào các kiến ​​trúc không phải PC (ví dụ: các hệ thống nhúng được xây dựng trên XScale). EDK bao gồm một mục tiêu NT32 riêng biệt cho phép phần mềm EFI và các ứng dụng của nó được nhúng vào các ứng dụng Windows. Năm 2007, Hewlett-Packard giới thiệu máy in dòng 8000. Đây là máy in đầu tiên có phần mềm nhúng tương thích với EFI. Năm 2008, MSI giới thiệu dòng bo mạch chủ được xây dựng trên chipset Intel P45; chúng có hỗ trợ EFI.

hệ điều hành

  • Từ những năm 2000, hệ điều hành GNU/Linux thường sử dụng EFI để khởi động.
  • Từ năm 2002, hệ điều hành HP-UX bắt đầu sử dụng EFI làm cơ chế khởi động trong các hệ thống được xây dựng trên nền tảng IA-64. Hệ điều hành OpenVMS đã sử dụng tiêu chuẩn này từ đầu năm 2005.
  • Apple đã áp dụng tiêu chuẩn EFI bằng cách phát hành một dòng máy tính được xây dựng trên kiến ​​trúc Intel. Mac OS X 10.4 (Tiger) cho Intel và Mac OS X 10.5 (Leopard) đã hỗ trợ EFI v1.10 không chỉ ở chế độ 32 bit mà còn trên CPU 64 bit. Do đó, việc sử dụng bộ tải khởi động EFI, việc cài đặt Microsoft Windows 7 trên máy tính Apple vẫn không thể thực hiện được vì hệ điều hành này yêu cầu UEFI hoặc phiên bản mới hơn.
  • Microsoft Windows có hỗ trợ EFI cho kiến ​​trúc 64-bit. Microsoft lưu ý rằng việc thiếu hỗ trợ EFI trên CPU 32 bit là do thiếu đầu vào từ nhà sản xuất PC. Việc Microsoft chuyển sang hệ điều hành 64 bit không cho phép sử dụng EFI 1.10 vì các tiện ích mở rộng 64 bit không được môi trường bộ xử lý hỗ trợ. Hỗ trợ x86-64 được bao gồm trong UEFI 2.0. Các phiên bản Itanium của Windows 2000 (Advanced Server Limited Edition và Datacenter Server Limited Edition) có hỗ trợ EFI 1.1.Windows Server 2003 cho IA-64, các phiên bản 64-bit của Windows XP và Windows 2000 Advanced Server Limited Edition, được thiết kế riêng cho Intel Họ bộ xử lý Itanium, có hỗ trợ EFI, được xác định cho nền tảng này theo thông số kỹ thuật DIG64. Các nhà phát triển của Microsoft đã giới thiệu hỗ trợ UEFI trong hệ điều hành Windows 64-bit bắt đầu với Windows Server 2008 và Windows Vista Service Pack 1.

sai sót

Tiêu chuẩn EFI đã bị chỉ trích nặng nề vì đã tăng thêm độ phức tạp cho hệ thống. Nhiều chuyên gia lưu ý rằng EFI không mang lại cho hệ điều hành những lợi thế chính nhưng đồng thời cũng làm nó phức tạp đáng kể. Ngoài ra, việc triển khai BIOS thay thế hoàn toàn là nguồn mở (OpenBIOS và coreboot) đã bị loại bỏ để chuyển sang sử dụng EFI.

Vào tháng 9 năm 2011, Microsoft thông báo rằng việc chứng nhận máy tính tương thích Microsoft Windows 8 có thể dẫn đến việc sản xuất các thiết bị tiếp theo, trong mọi trường hợp, sẽ không hỗ trợ bất kỳ hệ điều hành nào khác. Microsoft đã làm rõ rằng các nhà cung cấp có thể thêm các chữ ký khác. Một lát sau, điều này đã trở thành một yêu cầu chứng nhận bắt buộc. Tuy nhiên, đối với các thiết bị trên ARM, trong trường hợp của chúng, yêu cầu như sau: tắt hoàn toàn chức năng “khởi động an toàn”. Trong trường hợp này, việc cài đặt các hệ điều hành khác cũng không thể thực hiện được.

Nhiều người dùng cho rằng máy tính khởi động bằng hệ điều hành nhưng thực tế điều này chỉ đúng một phần. Trong tài liệu này, bạn sẽ tìm hiểu cách PC thực sự khởi động và làm quen với các khái niệm quan trọng như BIOS, CMOS, UEFI và các khái niệm khác.

Giới thiệu

Đối với nhiều người, làm việc với máy tính bắt đầu sau khi tải hệ điều hành. Và điều này không có gì đáng ngạc nhiên, vì phần lớn thời gian, các PC hiện đại thực sự được sử dụng bằng cách sử dụng lớp vỏ đồ họa tiện lợi của Windows hoặc bất kỳ hệ điều hành nào khác. Trong môi trường thân thiện này đối với chúng tôi, chúng tôi không chỉ khởi chạy các chương trình, ứng dụng hoặc trò chơi mà còn thực hiện cài đặt cũng như định cấu hình các thông số hệ thống phù hợp với nhu cầu của chúng tôi.

Tuy nhiên, bất chấp tất cả tính đa chức năng của nó, hệ điều hành không thể làm được mọi thứ và trong một số thời điểm quan trọng, nó đơn giản là bất lực. Đặc biệt, điều này áp dụng cho lần khởi động đầu tiên của máy tính, diễn ra hoàn toàn mà không có sự tham gia của cô ấy. Hơn nữa, bản thân việc ra mắt HĐH phần lớn phụ thuộc vào sự thành công của quy trình này, điều này có thể không xảy ra nếu có vấn đề phát sinh.

Đây có thể là tin mới đối với một số người, nhưng trên thực tế, Windows không chịu trách nhiệm khởi động máy tính từ đầu đến cuối mà nó chỉ tiếp tục ở một giai đoạn nhất định và kết thúc nó. Trình phát chính ở đây là một phần sụn hoàn toàn khác - BIOS, mục đích và chức năng chính mà chúng ta sẽ nói đến trong tài liệu này.

BIOS là gì và tại sao cần thiết?

Các thành phần chính của bất kỳ thiết bị máy tính nào đều là sự kết hợp giữa bộ xử lý và RAM và điều này không phải là không có lý do. Bộ xử lý được gọi đúng là trái tim và bộ não của bất kỳ PC nào, vì tất cả các phép toán chính đều được giao phó cho nó. Trong trường hợp này, CPU chỉ có thể nhận tất cả lệnh và dữ liệu để tính toán từ RAM. Anh ấy cũng gửi kết quả công việc của mình đến đó. Bộ xử lý không tương tác trực tiếp với bất kỳ bộ lưu trữ thông tin nào khác, chẳng hạn như ổ cứng.

Vấn đề chính nằm ở đây. Để bộ xử lý bắt đầu thực thi các lệnh của hệ điều hành, chúng phải nằm trong RAM. Nhưng khi bật PC, RAM trống vì nó dễ bay hơi và không thể lưu trữ thông tin khi tắt máy tính. Đồng thời, tự mình, nếu không có sự tham gia của hệ thống, các thiết bị máy tính không thể đưa những dữ liệu cần thiết vào bộ nhớ. Và ở đây chúng ta phải đối mặt với một tình huống nghịch lý. Hóa ra để tải HĐH vào bộ nhớ, hệ điều hành phải có sẵn trong RAM.

Để giải quyết tình trạng này, vào buổi bình minh của kỷ nguyên máy tính cá nhân, các kỹ sư của IBM đã đề xuất sử dụng một chương trình nhỏ đặc biệt gọi là BIOS, đôi khi được gọi là bootloader.

Từ BIOS(BIOS) là tên viết tắt của bốn từ tiếng Anh Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản, được dịch sang tiếng Nga có nghĩa là: “Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản”. Tên này được đặt cho một bộ phần sụn chịu trách nhiệm vận hành các chức năng cơ bản của bộ điều hợp video, màn hình, ổ đĩa, ổ đĩa, bàn phím, chuột và các thiết bị đầu vào/đầu ra cơ bản khác.

Các chức năng chính của BIOS là khởi động PC lần đầu, kiểm tra và cấu hình ban đầu của thiết bị, phân phối tài nguyên giữa các thiết bị và kích hoạt quy trình khởi động hệ điều hành.

BIOS được lưu trữ ở đâu và CMOS là gì

Xét rằng BIOS chịu trách nhiệm cho giai đoạn khởi động máy tính ban đầu, bất kể cấu hình của nó như thế nào, chương trình này sẽ có sẵn cho các thiết bị cơ bản ngay sau khi nhấn nút nguồn PC. Đó là lý do tại sao nó không được lưu trữ trên ổ cứng, giống như hầu hết các ứng dụng thông thường, mà được ghi vào một chip nhớ flash đặc biệt nằm trên bo mạch chủ. Do đó, có thể truy cập vào BIOS và khởi động máy tính ngay cả khi không có phương tiện lưu trữ nào được kết nối với PC.

Những máy tính đầu tiên sử dụng chip bộ nhớ chỉ đọc (ROM) để lưu trữ BIOS, trên đó mã chương trình được viết một lần tại nhà máy. Một thời gian sau, chip EPROM và EEROM bắt đầu được sử dụng, trong đó nếu cần, có thể viết lại BIOS, nhưng chỉ với sự trợ giúp của thiết bị đặc biệt.

Trong các máy tính cá nhân hiện đại, BIOS được lưu trữ trong các chip dựa trên bộ nhớ flash, có thể được viết lại bằng các chương trình đặc biệt trực tiếp trên PC tại nhà. Thủ tục này thường được gọi nhấp nháy và được yêu cầu cập nhật firmware lên phiên bản mới hoặc thay thế trong trường hợp hư hỏng.

Nhiều chip BIOS không được hàn vào bo mạch chủ, giống như tất cả các thành phần khác, mà được lắp vào một đầu nối nhỏ đặc biệt, cho phép bạn thay thế nó bất cứ lúc nào. Đúng, tính năng này khó có thể hữu ích với bạn, vì trường hợp yêu cầu thay thế chip BIOS là rất hiếm và thực tế không bao giờ xảy ra với người dùng gia đình.

Bộ nhớ flash để lưu trữ BIOS có thể có dung lượng khác nhau. Trước đây, dung lượng này rất nhỏ và lên tới không quá 512 KB. Các phiên bản hiện đại của chương trình đã trở nên lớn hơn một chút và có dung lượng vài megabyte. Nhưng trong mọi trường hợp, so với các ứng dụng hiện đại và các tập tin đa phương tiện, điều này chỉ là rất nhỏ.

Ở một số bo mạch chủ tiên tiến, nhà sản xuất có thể cài đặt không phải một mà là hai chip BIOS cùng một lúc - một chip chính và một chip dự phòng. Trong trường hợp này, nếu có điều gì xảy ra với chip chính, máy tính sẽ khởi động từ chip dự phòng.

Ngoài bộ nhớ flash trong đó BIOS được lưu trữ, còn có một loại bộ nhớ khác trên bo mạch chủ được thiết kế để lưu trữ các cài đặt cấu hình cho chương trình này. Nó được sản xuất bằng cách sử dụng chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung hoặc CMOS(Chất bán dẫn oxit kim loại bổ sung). Chữ viết tắt này là tên được đặt cho bộ nhớ chuyên dụng chứa dữ liệu khởi động máy tính được BIOS sử dụng.

Bộ nhớ CMOS được cấp nguồn bằng pin được lắp trên bo mạch chủ. Nhờ đó, khi bạn ngắt kết nối máy tính khỏi ổ cắm, tất cả các cài đặt BIOS sẽ được lưu. Trên các máy tính cũ, chức năng bộ nhớ CMOS được gán cho một chip riêng. Trong các PC hiện đại, nó là một phần của chipset.

Quy trình POST và khởi động PC ban đầu

Bây giờ chúng ta hãy xem quá trình khởi động máy tính ban đầu trông như thế nào và BIOS đóng vai trò gì trong đó.

Sau khi nhấn nút nguồn của máy tính, bộ nguồn sẽ khởi động trước, bắt đầu cấp điện áp cho bo mạch chủ. Nếu bình thường thì chipset sẽ ra lệnh đặt lại bộ nhớ trong của bộ xử lý trung tâm và khởi động nó. Sau đó, bộ xử lý bắt đầu đọc và thực thi tuần tự các lệnh được ghi trong bộ nhớ hệ thống, vai trò của lệnh này do chip BIOS đảm nhận.

Ngay từ đầu, bộ xử lý nhận được lệnh thực hiện tự kiểm tra các thành phần máy tính ( BƯU KIỆN- Khả năng tự kiểm tra). Quy trình POST bao gồm một số giai đoạn, hầu hết bạn có thể xem trên màn hình PC ngay sau khi bật. Trình tự các sự kiện trước khi hệ điều hành bắt đầu tải như sau:

1. Đầu tiên, xác định các thiết bị chính của hệ thống.

3. Bước thứ ba là thiết lập bộ logic hệ thống, hay đơn giản hơn là chipset.

4. Sau đó, card màn hình sẽ được tìm kiếm và xác định. Nếu một bộ điều hợp video bên ngoài (độc lập) được cài đặt trong máy tính, thì nó sẽ có BIOS riêng, BIOS hệ thống chính sẽ tìm kiếm trong một phạm vi địa chỉ bộ nhớ nhất định. Nếu tìm thấy bộ điều hợp đồ họa bên ngoài, thứ đầu tiên bạn nhìn thấy trên màn hình sẽ là hình ảnh có tên của card màn hình do BIOS của nó tạo ra.

5. Sau khi tìm thấy bộ điều hợp đồ họa, tính toàn vẹn của các thông số BIOS và trạng thái pin bắt đầu được kiểm tra. Tại thời điểm này, những dòng chữ màu trắng bí ẩn tương tự bắt đầu xuất hiện trên màn hình điều khiển, khiến những người dùng thiếu kinh nghiệm lo lắng do không hiểu chuyện gì đang xảy ra. Nhưng trên thực tế, không có gì siêu nhiên xảy ra vào lúc này, như bây giờ bạn sẽ tận mắt chứng kiến. Theo quy luật, dòng chữ đầu tiên, trên cùng chứa logo của nhà phát triển BIOS và thông tin về phiên bản đã cài đặt của nó.

6. Sau đó, quá trình kiểm tra bộ xử lý trung tâm bắt đầu, sau đó dữ liệu về chip đã cài đặt sẽ được hiển thị: tên nhà sản xuất, kiểu máy và tần số xung nhịp của nó.

7. Tiếp theo, quá trình kiểm tra RAM bắt đầu. Nếu mọi việc suôn sẻ, tổng dung lượng RAM đã cài đặt sẽ hiển thị trên màn hình với dòng chữ OK.

8. Sau khi hoàn tất việc kiểm tra các thành phần chính của PC, việc tìm kiếm bàn phím và kiểm tra các cổng đầu vào/đầu ra khác sẽ bắt đầu. Trong một số trường hợp, máy tính có thể ngừng khởi động ở giai đoạn này nếu hệ thống không thể phát hiện bàn phím được kết nối. Trong trường hợp này, cảnh báo về điều này sẽ ngay lập tức được hiển thị trên màn hình.

9. Tiếp theo, quá trình phát hiện các thiết bị lưu trữ được kết nối với máy tính bắt đầu, bao gồm ổ đĩa quang, ổ cứng và ổ flash. Thông tin về các thiết bị tìm thấy được hiển thị trên màn hình. Nếu một số bộ điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau được cài đặt trên bo mạch chủ, quy trình khởi tạo của chúng có thể được hiển thị trên các màn hình khác nhau.

Màn hình định nghĩa bộ điều khiểnnối tiếpATA, có cái riêng của nóBIOS, với đầu ra của tất cả các thiết bị được kết nối với nó.

10. Ở giai đoạn cuối, tài nguyên được phân phối giữa các thiết bị PC nội bộ được tìm thấy. Trong các máy tính cũ hơn, sau đó sẽ hiển thị bảng tóm tắt với tất cả các thiết bị được phát hiện. Trong các máy hiện đại, bảng không còn hiển thị trên màn hình nữa.

11. Cuối cùng, nếu quy trình POST thành công, BIOS sẽ bắt đầu tìm kiếm các ổ đĩa được kết nối Khu vực khởi động chính(MBR), chứa dữ liệu về quá trình khởi động hệ điều hành và thiết bị khởi động mà quyền điều khiển tiếp theo phải được chuyển sang.

Tùy thuộc vào phiên bản BIOS được cài đặt trên máy tính, quy trình POST có thể diễn ra với một chút thay đổi so với thứ tự được mô tả ở trên, nhưng nhìn chung, tất cả các bước chính mà chúng tôi đã chỉ ra sẽ được thực hiện khi khởi động từng PC.

Tiện ích thiết lập BIOS

BIOS là một hệ thống có thể cấu hình và có chương trình riêng để thiết lập một số thông số phần cứng PC, được gọi là Tiện ích thiết lập BIOS hoặc Tiện ích cài đặt CMOS. Nó được gọi bằng cách nhấn một phím đặc biệt trong quá trình tự kiểm tra POST. Trên máy tính để bàn, phím Del thường được sử dụng nhiều nhất cho mục đích này và trên máy tính xách tay F2.

Giao diện đồ họa của tiện ích cấu hình phần cứng rất khắc khổ và hầu như không thay đổi kể từ những năm 80. Tất cả các cài đặt ở đây chỉ được thực hiện bằng bàn phím - thao tác chuột không được cung cấp.

CMOS/BIOS Setup có rất nhiều cài đặt, nhưng những cài đặt phổ biến nhất mà người dùng bình thường có thể cần bao gồm: cài đặt ngày giờ hệ thống, chọn thứ tự các thiết bị khởi động, bật/tắt thiết bị bổ sung được tích hợp trong bo mạch chủ (âm thanh, video). hoặc bộ điều hợp mạng), điều khiển hệ thống làm mát và giám sát nhiệt độ bộ xử lý, cũng như thay đổi tần số bus hệ thống (ép xung).

Đối với các mẫu bo mạch chủ khác nhau, số lượng thông số BIOS có thể cấu hình có thể khác nhau rất nhiều. Phạm vi cài đặt rộng nhất thường có trên bo mạch chủ máy tính để bàn đắt tiền nhắm đến những người đam mê, người hâm mộ trò chơi máy tính và ép xung. Theo quy luật, kho vũ khí ít ỏi nhất được tìm thấy trong các bảng giá rẻ được thiết kế để cài đặt trong máy tính văn phòng. Phần lớn các thiết bị di động cũng thiếu nhiều cài đặt BIOS. Chúng ta sẽ nói chi tiết hơn về các cài đặt BIOS khác nhau và tác động của chúng đối với hoạt động của máy tính trong một bài viết riêng.

Phát triển và cập nhật BIOS

Theo quy định, đối với hầu hết mọi kiểu bo mạch chủ, phiên bản BIOS riêng được phát triển, có tính đến các đặc điểm kỹ thuật riêng: loại chipset được sử dụng và loại thiết bị ngoại vi được hàn.

Quá trình phát triển BIOS có thể được chia thành hai giai đoạn. Đầu tiên, một phiên bản cơ bản của phần sụn được tạo ra, phiên bản này thực hiện tất cả các chức năng, bất kể kiểu chipset. Ngày nay, việc phát triển các phiên bản như vậy chủ yếu được thực hiện bởi American Megatrends (AMIBIOS) và Phoenix Technologies, vào năm 1998 đã tiếp thu công ty lớn lúc bấy giờ trên thị trường này - Award Software (AwardBIOS, Award module BIOS, Award WorkstationBIOS).

Ở giai đoạn thứ hai, các nhà sản xuất bo mạch chủ tham gia vào việc phát triển BIOS. Tại thời điểm này, phiên bản cơ bản được sửa đổi và cải tiến cho từng mẫu bo mạch cụ thể, có tính đến các tính năng của nó. Đồng thời, sau khi bo mạch chủ có mặt trên thị trường, hoạt động trên phiên bản BIOS của nó không dừng lại. Các nhà phát triển thường xuyên phát hành các bản cập nhật có thể sửa các lỗi tìm thấy, thêm hỗ trợ cho phần cứng mới và mở rộng chức năng của chương trình. Trong một số trường hợp, việc cập nhật BIOS cho phép bạn thổi sức sống mới vào một bo mạch chủ dường như đã lỗi thời, chẳng hạn như thêm hỗ trợ cho thế hệ bộ xử lý mới.

UEFI BIOS là gì

Các nguyên tắc hoạt động cơ bản của BIOS hệ thống cho máy tính để bàn đã được hình thành từ những năm 80 của thế kỷ trước. Trong những thập kỷ qua, ngành công nghiệp máy tính đã phát triển nhanh chóng và trong thời gian này liên tục nảy sinh các tình huống khi các mẫu thiết bị mới không tương thích với một số phiên bản BIOS nhất định. Để giải quyết những vấn đề này, các nhà phát triển liên tục phải sửa đổi mã của hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản, nhưng cuối cùng, một số hạn chế của phần mềm vẫn không thay đổi kể từ thời của những chiếc PC gia đình đầu tiên. Tình trạng này dẫn đến việc BIOS ở phiên bản cổ điển cuối cùng đã không còn đáp ứng các yêu cầu của phần cứng máy tính hiện đại, ngăn cản sự phân phối của nó trong khu vực máy tính cá nhân đại chúng. Rõ ràng là cần phải thay đổi điều gì đó.

Năm 2011, với việc ra mắt bo mạch chủ cho bộ xử lý thế hệ Intel Sandy Bridge được cài đặt trong ổ cắm LGA1155, việc giới thiệu rộng rãi giao diện phần mềm mới để khởi động máy tính đã bắt đầu - UEFI.

Trên thực tế, phiên bản đầu tiên của giải pháp thay thế BIOS thông thường này đã được Intel phát triển và sử dụng thành công trong các hệ thống máy chủ vào cuối những năm 90. Sau đó, giao diện mới để khởi động PC được gọi là EFI (Giao diện phần mềm mở rộng), nhưng vào năm 2005, thông số kỹ thuật mới của nó được gọi là UEFI (Giao diện phần mềm mở rộng hợp nhất). Ngày nay, hai chữ viết tắt này được coi là đồng nghĩa.

Như bạn có thể thấy, các nhà sản xuất bo mạch chủ không hề vội vàng chuyển sang tiêu chuẩn mới, cố gắng cải thiện các biến thể BIOS truyền thống cho đến phút cuối cùng. Tuy nhiên, sự lạc hậu rõ ràng của hệ thống này, bao gồm giao diện 16 bit, không thể sử dụng hơn 1 MB không gian địa chỉ bộ nhớ, thiếu hỗ trợ cho các ổ đĩa lớn hơn 2 TB và các vấn đề tương thích không thể giải quyết liên tục khác với thiết bị mới tuy nhiên đã trở thành một vấn đề lớn. lập luận nghiêm túc về việc chuyển sang một giải pháp phần mềm mới .

Giao diện khởi động mới do Intel đề xuất mang theo những thay đổi gì và nó khác với BIOS như thế nào? Cũng như BIOS, nhiệm vụ chính của UEFI là phát hiện chính xác phần cứng ngay sau khi bật PC và chuyển quyền điều khiển máy tính sang hệ điều hành. Nhưng đồng thời, những thay đổi trong UEFI sâu sắc đến mức sẽ không chính xác nếu so sánh nó với BIOS.

BIOS là mã chương trình hầu như không thể thay đổi được nhúng trong một con chip đặc biệt và tương tác trực tiếp với phần cứng máy tính bằng phần mềm riêng của nó. Quy trình khởi động máy tính bằng BIOS rất đơn giản: ngay sau khi bật máy tính, nó sẽ kiểm tra phần cứng và tải các trình điều khiển phổ quát đơn giản cho các thành phần phần cứng chính. Sau đó, BIOS tìm bộ tải khởi động của hệ điều hành và kích hoạt nó. Tiếp theo, hệ điều hành tải.

Hệ thống UEFI có thể được gọi là một lớp giữa các thành phần phần cứng của máy tính, với phần sụn riêng và hệ điều hành, cho phép nó thực hiện các chức năng BIOS. Nhưng không giống như BIOS, UEFI là một giao diện lập trình mô-đun bao gồm các dịch vụ kiểm tra, làm việc và khởi động, trình điều khiển thiết bị, giao thức truyền thông, phần mở rộng chức năng và lớp vỏ đồ họa riêng, khiến nó trông giống như một hệ điều hành rất nhẹ. Đồng thời, giao diện người dùng trong UEFI hiện đại, hỗ trợ điều khiển chuột và có thể bản địa hóa sang nhiều ngôn ngữ, bao gồm cả tiếng Nga.

Một lợi thế quan trọng của EFI là tính đa nền tảng và tính độc lập với kiến ​​trúc bộ xử lý. Các thông số kỹ thuật của hệ thống này cho phép nó hoạt động với hầu hết mọi tổ hợp chip, có thể là kiến ​​trúc x86 (Intel, AMD) hoặc ARM. Hơn nữa, UEFI có quyền truy cập trực tiếp vào tất cả phần cứng máy tính và trình điều khiển độc lập với nền tảng, điều này cho phép tổ chức, chẳng hạn như truy cập Internet hoặc sao lưu đĩa mà không cần khởi động HĐH.

Không giống như BIOS, mã UEFI và tất cả thông tin dịch vụ của nó có thể được lưu trữ không chỉ trong một con chip đặc biệt mà còn trên các phân vùng của cả ổ cứng bên trong và bên ngoài, cũng như bộ lưu trữ mạng. Đổi lại, thực tế là dữ liệu khởi động có thể được đặt trên các ổ đĩa có dung lượng lớn giúp cung cấp cho EFI chức năng phong phú nhờ kiến ​​trúc mô-đun của nó. Ví dụ: đây có thể là các công cụ chẩn đoán được phát triển hoặc các tiện ích hữu ích có thể được sử dụng cả ở giai đoạn khởi động PC ban đầu và sau khi hệ điều hành khởi động.

Một tính năng quan trọng khác của UEFI là khả năng hoạt động với các ổ cứng khổng lồ, được phân vùng bằng tiêu chuẩn GPT (Bảng phân vùng hướng dẫn). Cái sau không được hỗ trợ bởi bất kỳ sửa đổi BIOS nào vì nó có địa chỉ cung 64-bit.

Khởi động PC dựa trên UEFI, như trong trường hợp BIOS, bắt đầu bằng việc khởi tạo thiết bị. Nhưng đồng thời, quy trình này nhanh hơn nhiều vì UEFI có thể phát hiện một số thành phần cùng một lúc ở chế độ song song (BIOS lần lượt khởi chạy tất cả các thiết bị). Sau đó, hệ thống UEFI sẽ được tải, dưới sự kiểm soát của bất kỳ tập hợp hành động cần thiết nào được thực hiện (tải trình điều khiển, khởi tạo ổ đĩa khởi động, khởi động dịch vụ khởi động, v.v.) và chỉ sau khi hệ điều hành được khởi chạy.

Có vẻ như quy trình gồm nhiều bước như vậy sẽ làm tăng thời gian khởi động tổng thể của PC, nhưng trên thực tế thì điều ngược lại lại xảy ra. Với UEFI, hệ thống khởi động nhanh hơn nhiều nhờ trình điều khiển tích hợp và bộ tải khởi động riêng. Do đó, trước khi khởi động, HĐH nhận được thông tin toàn diện về phần cứng của máy tính, cho phép khởi động trong vòng vài giây.

Bất chấp tất cả sự tiến bộ của UEFI, vẫn có một số hạn chế cản trở sự phát triển và phân phối tích cực của bộ nạp khởi động này. Thực tế là để triển khai tất cả các khả năng của giao diện khởi động mới, nó cần có sự hỗ trợ đầy đủ từ hệ điều hành. Cho đến nay, chỉ Windows 8 mới cho phép bạn sử dụng đầy đủ các khả năng của UEFI... Hỗ trợ hạn chế cho giao diện mới có sẵn cho các phiên bản 64-bit của Windows 7, Vista và Linux với kernel 3.2 trở lên. Các khả năng của UEFI cũng được Apple sử dụng trong trình quản lý khởi động BootCamp trên các hệ thống Mac OS X của riêng họ.

Chà, làm thế nào để máy tính khởi động từ UEFI nếu nó sử dụng hệ điều hành không được hỗ trợ (WindowsXP, Windows 7 32 bit) hoặc phân vùng tệp (MBR)? Đối với những trường hợp như vậy, giao diện khởi động mới được tích hợp sẵn Mô-đun hỗ trợ tương thích(Mô-đun hỗ trợ tương thích), về cơ bản là một BIOS truyền thống. Đó là lý do tại sao bạn có thể thấy có bao nhiêu máy tính hiện đại được trang bị bo mạch chủ UEFI khởi động theo cách truyền thống ở chế độ mô phỏng BIOS. Điều này thường xảy ra nhất vì chủ sở hữu của chúng tiếp tục sử dụng phân vùng HDD với MBR truyền thống và không muốn chuyển sang phân vùng GPT.

Phần kết luận

Rõ ràng là, không giống như BIOS truyền thống, UEFI có khả năng làm được nhiều việc hơn là chỉ xử lý khởi động. Khả năng khởi chạy các dịch vụ và ứng dụng đang hoạt động, cả ở giai đoạn đầu khởi động PC và sau khi hệ điều hành khởi động, mở ra nhiều cơ hội mới cho cả nhà phát triển và người dùng cuối.

Nhưng đồng thời, vẫn còn quá sớm để nói về việc từ bỏ hoàn toàn hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản trong tương lai gần. Trước hết, bạn cần nhớ rằng cho đến nay hầu hết các máy tính đều chạy WindowsXP và Windows 7 32 bit, không được UEFI hỗ trợ. Và ổ cứng được phân vùng theo tiêu chuẩn GPT hầu như chỉ có thể tìm thấy ở các mẫu máy tính xách tay mới chạy Windows 8.

Vì vậy, miễn là phần lớn người dùng, do thói quen hoặc một số lý do khác, bị ràng buộc bởi các phiên bản HĐH cũ và các phương pháp phân vùng ổ cứng truyền thống, BIOS sẽ vẫn là hệ thống chính để khởi động máy tính.