Предыдущий урок: Как работает компьютер? Часть 52. Звук: звуковая карта и динамики.
Представьте себе, что компьютер — это спящий робот. Он подключен к питанию, все его детали на месте, но он ничего не делает. Он не знает, что у него есть процессор, память или жесткий диск. Он не знает, как проверить, что всё это работает, и уж тем более — как загрузить сложную операционную систему, такую как Windows или Linux. Кто же его «будит» и дает ему первые инструкции? Этим занимается не программа с диска, а специальная, маленькая, но очень важная «прошивка» — BIOS, которая живет в чипе ROM на материнской плате.
Давайте разберемся, что означают эти странные слова, и почему без них компьютер — просто набор бесполезного железа.
ROM (Read-Only Memory) — Постоянное Запоминающее Устройство (ПЗУ). Это особый тип памяти. В отличие от оперативной памяти (ОЗУ), которая полностью очищается при выключении питания, память ROM не стирается. Информация в нее «вшита» на заводе и хранится там постоянно, годами. Её нельзя изменить простой программой, поэтому она называется «постоянной» или «только для чтения». Именно в этой памяти и хранится BIOS.
BIOS (Basic Input/Output System) — Базовая Система Ввода/Вывода. Это — первая программа, которую запускает ваш компьютер. Её можно назвать «встроенным ПО» или «прошивкой». Её главная задача — выполнить самые начальные, базовые шаги для оживления машины. Работа BIOS происходит совершенно незаметно для нас, занимая всего несколько секунд, но это критически важные секунды.
Что же делает BIOS, когда вы нажимаете кнопку питания?
- Включение и самоидентификация (Power-On Self-Test, POST). Это самая первая задача. BIOS «оглядывается» вокруг себя и проверяет, что все ключевые компоненты системы на месте и в целом работоспособны: есть ли процессор, исправна ли оперативная память, подключена ли видеокарта. Если что-то серьезно не так (например, не установлена память), BIOS не сможет даже вывести сообщение об ошибке на экран — вместо этого она подаст сигнал спикером материнской платы (динамиком): серию коротких и длинных писков. Каждая последовательность писков — это специальный код, который расшифровывается в инструкции к материнской плате и говорит опытному мастеру, что именно сломалось.
- Инициализация оборудования. После успешной проверки BIOS находит и «будит» все остальные устройства, подключенные к компьютеру: жесткие диски, SSD, клавиатуру, мышь, сетевую карту. Она обеспечивает на этом этапе самые базовые функции для работы с ними (отсюда и название «базовая система ввода-вывода»).
- Поиск загрузчика. Это её главная, финальная миссия. BIOS смотрит в свои настройки (которые хранятся в другой маленькой микросхеме — CMOS, питающейся от батарейки на материнской плате) и узнает, где искать операционную систему. Обычно она ищет её на жестком диске или SSD. Она просматривает подключенные диски до тех пор, пока не найдет на одном из них специальную маленькую программу-загрузчик в самом первом секторе. Найдя её, BIOS передает ей управление компьютером — это значит, что процессор перестаёт выполнять инструкции из микросхемы BIOS и начинает выполнять инструкции из файлов операционной системы, которые лежат на жёстком диске или SSD. Миссия BIOS на этом завершена. Дальше работу продолжает загрузчик, который уже запускает ядро Windows, Linux или другой ОС.
Вот как все происходит на самом деле:
- Питание подано — процессор «просыпается» в полной темноте.
Когда вы нажимаете кнопку питания, электрический ток достигает процессора. Он «оживает», но он абсолютно глуп. Он не знает, кто он, где он, что вокруг него есть оперативная память, видеокарта или жёсткий диск. Его первой и единственной задачей является выполнить команду, которая записана по очень конкретному, заранее известному адресу. - Адрес «0xFFFFFFF0» — секретный указатель.
Этот адрес — не случайность. Он «зашит» в саму архитектуру процессора на физическом уровне. Можно сказать, что у процессора есть врождённый рефлекс: «Проснулся? Немедленно иди и посмотри, что написано по адресу 0xFFFFFFF0 и выполняй это!» - Этот адрес ведёт прямиком в чип ROM на материнской плате.
Материнская плата спроектирована так, что этот конкретный адрес указывает не на оперативную память (которая ещё пуста), а на специальный чип Flash-памяти (современный аналог ROM), в котором и хранится BIOS. Процессор даже не догадывается, что он обращается не к оперативной памяти, а к другому устройству. Для него это просто «память». - Процессор начинает жадно читать и выполнять код BIOS.
Первая же команда по этому адресу говорит процессору, куда смотреть дальше. Процессор начинает последовательно считывать и выполнять код из BIOS. Этот код и есть та самая «прошивка» или «встроенное ПО». - Код BIOS — это и есть последовательность команд, которые говорят процессору:
Выполни подпрограмму POST (запусти самотестирование).
Теперь выполни подпрограмму инициализации оборудования (включи диски, клавиатуру).
А теперь выполни подпрограмму поиска загрузчика (посмотри в настройках, с какого диска грузиться, и найди на нём первый сектор).
Таким образом, процессор — это «руки и ноги», которые выполняют всю работу. BIOS — это «мозг», который отдаёт приказы и знает, как эту работу делать. Они работают в тандеме.
Современность: UEFI.
Сегодня на смену старому, простому BIOS пришла более продвинутая и сложная система — UEFI (Unified Extensible Firmware Interface). Можно считать её «BIOS нового поколения». У неё есть графический интерфейс, поддержка мыши, возможность запускать программы и многое другое. Но её основная задача осталась прежней: проверить hardware, найти загрузчик и запустить операционную систему.
BIOS в чипе ROM — это фундамент, на котором строится вся работа компьютера. Это та самая искра, которая заставляет оживать процессор, память и диски. Она не рисует красивые окна и не запускает браузер, но без её тихой, незаметной работы ни один компьютер в мире никогда бы не смог даже начать загрузку. Она — самый первый и самый важный «сотрудник» в вашем системном блоке.
POST — проверка оборудования при старте.
Представьте, что вы — пилот, готовящийся к вылету. Прежде чем оторваться от земли, вы обязаны проверить сотни показателей: давление в шинах, уровень топлива, работу двигателей, закрылки, связь с диспетчером. Только убедившись, что всё в порядке, вы даёте команду на взлёт. Компьютер перед своим «взлётом» (загрузкой операционной системы) проводит точно такую же сложную процедуру проверки. Она называется POST (Power-On Self-Test) — самотестирование при включении питания. Это критически важный этап, на котором компьютер «щупает» сам себя, чтобы убедиться, что он вообще способен работать.
POST — это не отдельная программа, которую можно запустить или удалить. Это последовательность тестов, записанная в код BIOS/UEFI. И выполняет эти тесты, как мы помним из прошлого урока, центральный процессор (CPU), получая инструкции от микросхемы BIOS. Что же именно проверяет POST? Его главные цели:
- Проверить жизненно важные системы. Самое первое и важное — проверить работоспособность самого процессора, целостность и наличие чипов оперативной памяти (ОЗУ), исправность видеокарты (без которой нельзя будет вывести на экран даже сообщение об ошибке) и работу самой системы ввода-вывода (чипсета на материнской плате). Без этих компонентов дальнейшая работа просто невозможна.
- Обнаружить и проинициализировать всё остальное оборудование. После проверки на жизнеспособность POST опрашивает шины компьютера чтобы найти всё подключенное оборудование: жесткие диски, SSD, клавиатуру, мышь, сетевые карты и т.д. Он не проводит их глубокое тестирование, а просто понимает, что они есть, и готовит их к дальнейшей работе.
- Сообщить о результате. В зависимости от итогов проверки, POST ведёт себя по-разному: Если всё хорошо: Он издает один короткий звуковой сигнал спикером на материнской плате (если он подключен) и молча передаёт управление дальше, к загрузчику ОС. Пользователь чаще всего даже не замечает этот момент. Если найдена неисправность: Он сообщает об ошибке.
Если все проверки прошли успешно, POST передаёт управление следующему этапу — загрузчику операционной системы. Тот, в свою очередь, начинает загрузку Windows, Linux или другой ОС. Только после этого компьютер перестаёт быть просто набором железа и становится полноценной рабочей машиной.
POST — это встроенная система диагностики компьютера. Как врач скорой помощи, она за несколько секунд проводит первичный осмотр пациента-компьютера, чтобы понять, сможет ли он «жить» и работать дальше.
Спасибо за внимание!
Следующий урок: Как работает компьютер? Часть 54. Загрузчик и операционная система.
Если вам интересно копать глубже, разбирать реальные кейсы и получать знания, которых нет в открытом доступе — вам в IT Extra Premium.
Что внутри?
✅ Закрытые публикации: Детальные руководства, разборы сложных тем (например, архитектура высоконагруженных систем, глубокий анализ уязвимостей, оптимизация кода, полезные инструменты и объяснения сложных тем простым и понятным языком).
✅ Конкретные инструкции: Пошаговые мануалы, которые вы сможете применить на практике уже сегодня.
✅ Без рекламы и воды: Только суть, только концентрат полезной информации.
✅ Ранний доступ: Читайте новые материалы первыми.
Это — ваш личный доступ к экспертизе, упакованной в понятный формат. Не просто теория, а инструменты для роста.
👉 Переходите на Premium и начните читать то, о чем другие только догадываются.
👍 Ставьте лайки если хотите разбор других интересных тем.
👉 Подписывайся на IT Extra на Дзен чтобы не пропустить следующие статьи
________________________________________________________________________👇
Понравилась статья? В нашем Telegram-канале ITextra мы каждый день делимся такими же понятными объяснениями, а также свежими новостями и полезными инструментами. Подписывайтесь, чтобы прокачивать свои IT-знания всего за 2 минуты в день!