Настройки компьютера сохраняются в какой памяти
Обновлено: 06.07.2024
Программное обеспечение BIOS хранится на чипе с энергонезависимой ПЗУ на материнской плате. . В современных компьютерных системах содержимое BIOS хранится на чипе флэш-памяти , чтобы содержимое можно было переписать , не удаляя чип с материнской платы. Это позволяет легко обновлять программное обеспечение BIOS для добавления новых функций или исправления ошибок, но может сделать компьютер уязвимым для руткитов BIOS.
Поскольку ROM означает R ead- O nly M emory, почему содержимое BIOS может быть перезаписано?
«Чип флэш-памяти» означает то же самое, что и «энергонезависимое ПЗУ», оба значения которого хранятся в BIOS?
Чтобы добавить к ответу Varaquilex, программное обеспечение BIOS хранится в электрически стираемом и программируемом ПЗУ (EEPROM), который позволяет выполнять обновление прошивки в электронном виде. Очень старые чипы BIOS были фактически чипами UV-EPROM, которые требовали стирания с воздействием ультрафиолетового излучения, прежде чем они могли быть перепрограммированы.
Изменить: . Как отмечалось в комментариях, иногда раньше использовались чипы с программируемым ПЗУ (ПРОМ), которые не могли быть перепрограммированы вообще после настройки и потребовались полная замена на (хотя это редко требовалось).
ПЗУ доступно только для чтения, поэтому почему содержимое BIOS может быть переписано?
Сама программа BIOS хранится в EEPROM (которая может быть [E] лексически [E] rasable и [P] rogrammable) или флэш-память. Таким образом, только для чтения речь идет о том, что чип является энергонезависимым. Содержимое памяти сохраняется, когда питание отключено, в отличие от энергозависимой ОЗУ. ПЗУ, являющееся EEP, помогает перезаписывать или обновлять BIOS. Тогда для таких операций вам пришлось удалить чип BIOS с платы, поместить новый (если это не PROM или EPROM), или если его СППЗУ вы должны получить его у производителя и позволить им перепрограммировать чип и снова подключите его к плате. После текущих достижений, благодаря EEPROM, вам не нужно удалять чип для выполнения таких операций, вы просто делаете компьютер выполняющим работу электрически .
«Чип флэш-памяти» означает то же самое, что и «энергонезависимое ПЗУ», оба значения которого хранятся в BIOS?
Флэш-память - это электронный энергонезависимый компьютерный носитель которые могут быть электрически стерты и перепрограммированы.
Флэш-память была разработана из EEPROM (электрически стираемая программируемое постоянное запоминающее устройство). Существует два основных типа вспышки: памяти, которые названы в честь логических логических элементов NAND и NOR. внутренние характеристики отдельных флеш-памяти характеристики, аналогичные характеристикам соответствующих ворот. В то время как EPROM должны были быть полностью стерты, прежде чем их переписать, тип NAND флэш-память может быть записана и прочитана в блоках (или страницах), которые обычно намного меньше, чем все устройство. Вспышка типа NOR позволяет одно машинное слово (байт), которое должно быть записано - в стертое место - или читать независимо друг от друга.
EEPROM и флэш-память не относятся к одной и той же вещи: они представляют собой два похожих типа памяти, поскольку один из них разработан из другого и содержит разные типы /конфигурации МОП-транзисторов. Тем не менее, это память, в которой находится программа BIOS.
Чтобы обратиться к другому заблуждению, я хочу упомянуть об этом отношении CMOS-BIOS:
Настройки BIOS хранятся в микросхеме CMOS (которая поддерживается при помощи аккумулятора на материнской плате). Вот почему BIOS сбрасывается, когда вы извлекаете аккумулятор и снова присоединяете его. Эта же программа запускается, но настройки по умолчанию. См. этот ответ для детального просмотра воспоминаний, используемых во время процесса загрузки.
Edit
Чтобы расширить тему CMOS-BIOS, спасибо @ Эндон М. Коулман , я хочу добавьте свой комментарий к ответу:
Следует отметить, что настройки BIOS не нужно сохранять в энергозависимой памяти CMOS. Существует множество встроенных систем, которые сохраните их настройки в NVRAM. Единственная причина, по которой компьютеры ушли с использованием волатильной КМОП за все эти годы является то, что они уже батарею, чтобы сохранить внутренние тактовые сигналы в режиме реального времени, пока питание выключено (помните, что когда вы нажали выключатель питания на ПК-AT, он буквально вырезать все питание на материнскую плату). Это означало, что более дешевая энергозависимая память может использоваться для хранения настроек системы. Так что в основном для исторических целей.
В качестве дополнения к другим ответам мне нравится более наглядный подход:
ответил Charles Burns 28 января 2014, 02:18:34
Посмотрите на эту статью в Википедии, прочитав ее в январе 2005 года:
До 1990 или около того BIOS хранилась на чипах ROM, которые не могли быть изменены. По мере того как их сложность и необходимость в обновлениях росла, прошивка BIOS хранится на EEPROM или устройствах флэш-памяти, которые могут быть обновлены пользователем. Однако неправильно выполненное или прерванное обновление BIOS может привести к невозможности использования компьютера или устройства. Чтобы избежать повреждения BIOS, некоторые новые материнские платы имеют резервный BIOS. Кроме того, в большинстве BIOS есть «загрузочный блок», который является частью ПЗУ, которая запускается первой и не обновляется. Этот код проверяет, что остальная часть BIOS не повреждена (через контрольную сумму, хэш и т. Д.), Прежде чем перейти к ней.
В настоящее время, конечно, у нас есть статья в Википедии, которая путает людей, говоря, что чип является «энергонезависимым ПЗУ» на одном дыхании и что его можно записать в следующем. Урок для изучения здесь заключается в том, что Википедия часто не очень хорошо написана и что статьи меняются, а не всегда к лучшему.
Я предлагаю читать книги. Скот Мюллер Модернизация и ремонт ПК , чтобы выбрать одну из нескольких книг, содержит целую главу в BIOS, в которой обсуждаются всевозможные вещи, от которых микросхема BIOS находится в разных типах (перечисление четыре: ROM, PROM, EPROM и EEPROM) таких чипов.
Независимо от того, какой тип ПЗУ использует ваша система, данные, хранящиеся в микросхеме ПЗУ, являются [sic] энергонезависимыми и остаются неопределенными, если они не будут намеренно стерты или перезаписаны (в тех случаях, когда это возможно). ¢ Обновление и ремонт ПК , стр.373
Практически все компьютеры, созданные с 1996 года, включают в себя Flash-ROM для хранения BIOS. Флэш-ROM - это тип чипа EEPROM, который вы можете стереть и перепрограммировать непосредственно в системе без специального оборудования. ¢ Обновление и ремонт ПК , стр.387
Книги не идеальны. Например, можно описать подробности с описанием флеш-памяти Мюллера «первый румянец» здесь, например. Но хорошие, как правило, коррективны и имеют более последовательные объяснения, чем большая часть Википедии, которые по крайней мере не противоречат друг другу от предложения к предложению.
Предполагая современный компьютер и не увязший в том, как ПК работали два десятилетия назад:
Прошивка вашей машины хранится на чипе с энергонезависимой памятью на материнской плате. На самом деле это довольно много. (Pm49FL004T, упомянутый в в моем ответе здесь содержит половину MiB, и, как упоминалось в мой ответ здесь некоторые чипсеты способны поддерживать прошивку 16Mi.) Она задействована в гораздо большем, чем просто системном бутстрапе, даже для операционных систем с защищенным режимом. Его содержимое модифицируется, но не так легко, как (изменчивое) содержимое основной ОЗУ системы. В системах EFI чип не только содержит данные прошивки и (только для чтения) данные, но и значения энергонезависимых переменных EFI.
Собственно, в последние дни существует более сложная система хранения BIOS. Представьте себе 2 банка хранения, похожие на ваш флеш-накопитель, только меньше. Один из них доступен только для чтения, а второй доступен для записи (для запуска новой версии BIOS). Причина для 2 частей - резервная копия, когда запись нового BIOS не удалась. Если мигает новый BIOS, эта 2 части будут переключаться, и устройство может быть перезагружено в новом BIOS.
ОСТОРОЖНО: не все устройства имеют эту систему. Иногда это простая небольшая флеш-память, которая просто перезаписывается. Обычно вам предлагается резервировать электроэнергию, а не прерывать процесс обновления.
В старые времена материнских плат была память EPROM, которую можно было переписать после того, как память была стерта сильным светом или позже память PROM, которую можно было написать только один раз. Оба могут выполняться только с помощью специального устройства программирования, поэтому чип BIOS должен быть удален с устройства, которое должно быть записано.
В исходном IBM PC BIOS «ROM» был, я считаю, своего рода электрически программируемым («однократно») ROM (EPROM). I think он был сокет, но не было реального ожидания того, что он будет «обновлен» в поле. Другие компьютеры эпохи использовали что-то подобное.
По мере того, как системы становились более сложными, стало выгоднее обновлять BIOS «полем» (и без необходимости открывать окно и физически менять место). Таким образом, системы начали иметь различные типы перезаписываемых BIOS «ROM». Преимущества были три:
- Вероятность ошибки стала больше по мере того, как системы стали более сложными.
- Было привлекательно иметь возможность обновлять, включать новые функции.
- Для материнских плат, которые могут использоваться в нескольких разных коробках (возможно, даже под разными торговыми марками), было бы интересно настроить заводскую настройку BIOS для конкретного использования.
Более крупные коробки, примерно в то же время, что и оригинальный IBM PC, также начали иметь какую-то «загрузочную» память только для чтения, а не более примитивную технологию загрузки «загрузочного загрузчика». Некоторые из них были запрограммированными по маске ПЗУ, некоторыми EPROM, некоторыми даже RAM, которые были прочитаны с дискеты через небольшой «сервисный процессор».
Оригинальное ПЗУ было буквально изготовлено таким образом на уровне кремния. Как только они сделали его электрически программируемым пользователями, тогда несколько вещей:
во многих из них есть внутренняя схема усиления аппаратного напряжения, которая позволяет 3,3 В или 5 В, чтобы получить внутреннее напряжение до 12 В, чтобы выполнить фактическое программирование. Это справедливо для более старых PROM, EPROM, UVEPROM, oR EEPROM.
Если в старых моделях стираемая УФ (ультрафиолетовый свет) стираемая функция позволила схемам включать только внутреннее + 12 В при программировании устройства, а УФ-окно допускало УФ-излучение в область чипа, но Ультрафиолетовое окно должно было быть покрыто после программирования, или чип будет стираться под любым освещением комнаты. Ультрафиолетовый стираемый также очень быстро стирался, намного быстрее, чем перепрограммировать весь чип на 0 или 1.
Во многих случаях для всех «программируемых» PROM-устройств существует внутренняя схема повышения.
Более поздняя EEPROM разрешена электрически стираемой, к EPROM или UVEPROM.
Поздняя технология Flash появилась и добавила различные схемы (на уровне транзисторов) и более высокую плотность, чем предыдущая EEPROM.
Практически во всех случаях с момента остановки оригинального ПЗУ почти все BIOS PROM подозреваются во многих (25%?) компьютерных проблемах. Эти более поздние версии PROM (которые имеют некоторую программируемую функцию) могут быть повреждены или просто «забыть» свою программу с течением времени.
ПРОМЫВАНИЯ, независимо от того, как стирать или перепрограммировать, следует обращаться с осторожностью (повреждение ESD), а также от старения или влажности.
Примерно в 1/4 неудачные компьютерные случаи перепрограммирования «хорошей» BIOS обычно исправляют проблему. Итак, даже если ваш BIOS «хорош», он всегда платит, если возможно, reflash.
BIOS хранится либо на микросхеме CMOS, либо на NVRAM, которая представляет собой небольшое количество энергонезависимой памяти на вашей материнской плате (т. е. они хранят данные неограниченно, не требуя питания).
Сразу после включения компьютера начинают "тикать" электронные "часы" основной шины. Их импульсы расталкивают заспавшийся процессор, и тот может начинать работу. Но для работы процессора нужны команды.
Точнее говоря, нужны программы, потому что программы -- это и есть упорядоченные наборы команд. Таким образом, где-то в компьютере должна быть заранее, заготовлена пусковая программа, а процессор в момент пробуждения должен твердо знать, где она лежит.
Хранить эту программу на каких-либо носителях информации нельзя, потому что в момент включения процессор ничего не знает ни о каких устройствах. Чтобы он о них узнал, ему тоже нужна какая-то программа, и мы возвращаемся к тому, с чего начали. Хранить ее в оперативной памяти тоже нельзя, потому что в ней в обесточенном состоянии ничего не хранится.
Выход здесь существует один-единственный. Такую программу надо создать аппаратными средствами. Для этого на материнской плате имеется специальная микросхема, которая называется постоянным запоминающим устройством -- ПЗУ. Еще при производстве в нее "зашили" стандартный комплекс программ, с которых процессор должен начинать работу. Этот комплекс программ называется базовой системой ввода-вывода.
По конструкции микросхема ПЗУ отличается от микросхем оперативной памяти, но логически это те же самые ячейки, в которых записаны какие-то числа, разве что не стираемые при выключении питания. Каждая ячейка имеет свой адрес.
После запуска процессор обращается по фиксированному адресу (всегда одному и тому же), который указывает именно на ПЗУ. Отсюда и поступают первые данные и команды. Так начинается работа процессора, а вместе с ним и компьютера. На экране в этот момент мы видим белые символы на черном фоне.
Одной из первых исполняется подпрограмма, выполняющая самотестирование компьютера. Она так и называется: Тест при включении (по-английски -- POST -- Power-On Self Test). В ходе ее работы проверяется многое, но на экране мы видим только, как мелькают цифры, соответствующие проверенным ячейкам оперативной памяти.
Однако долго работать лишь только со стандартными устройствами компьютер не может. Ему пора бы узнать о том, что у него есть на самом деле. Истинная информация об устройствах компьютера записана на жестком диске, но и его еще надо научиться читать. У каждого человека может быть свой жесткий уникальный диск, не похожий на другие. Спрашивается, откуда программы BIOS узнают, как работать именно с вашим жестким диском?
Для этого на материнской плате есть еще одна микросхема -- CMOS-память. В ней сохраняются настройки, необходимые для работы программ BIOS. В частности, здесь хранятся текущая дата и время, параметры жестких дисков и некоторых других устройств. Эта память не может быть ни оперативной (иначе она стиралась бы), ни постоянной (иначе в нее нельзя было бы вводить данные с клавиатуры). Она сделана энергонезависимой и постоянно подпитывается от небольшой аккумуляторной батарейки, тоже размещенной на материнской плате. Заряда этой батарейки хватает, чтобы компьютер не потерял настройки, даже если его не включать несколько лет.
Настройки CMOS, в частности, необходимы для задания системной даты и системного времени, при установке или замене жестких дисков, а также при выходе из большинства аварийных ситуаций. Настройкой BIOS можно, например, задать пароль, благодаря которому посторонний человек не сможет запустить компьютер. Впрочем, эта защита эффективна только от очень маленьких детей.
Для изменения настроек, хранящихся в CMOS-памяти, в ПЗУ содержится специальная программа -- SETUP. Чтобы ее запустить, надо в самый первый момент после запуска компьютера нажать и удерживать клавишу DELETE. Навигацию в системе меню программы SETUP выполняют с помощью клавиш управления курсором. Нужные пункты меню выбирают клавишей ENTER, а возврат в меню верхнего уровня -- клавишей ESC. Для изменения установленных значений служат клавиши Page Up и Page Down.
Кэш-память
Кэш-память - это высокоскоростная память произвольного доступа, используемая процессором компьютера для временного хранения информации. Она увеличивает производительность, поскольку хранит наиболее часто используемые данные и команды "ближе" к процессору, откуда их можно быстрей получить.
Кэш-память напрямую влияет на скорость вычислений и помогает процессору работать с более равномерной загрузкой. Представьте себе массив информации, используемой в вашем офисе. Небольшие объемы информации, необходимой в первую очередь, скажем список телефонов подразделений, висят на стене над вашим столом. Точно так же вы храните под рукой информацию по текущим проектам. Реже используемые справочники, к примеру, городская телефонная книга, лежат на полке, рядом с рабочим столом. Литература, к которой вы обращаетесь совсем редко, занимает полки книжного шкафа. Компьютеры хранят данные в аналогичной иерархии. Когда приложение начинает работать, данные и команды переносятся с медленного жесткого диска в оперативную память произвольного доступа, откуда процессор может быстро их получить. Оперативная память играет роль КЭШа для жесткого диска. Для достаточно быстрых компьютеров необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной памяти, иначе микропроцессор будет простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Для этого такие компьютеры могут оснащаться кэш-памятью, т.е. "сверхоперативной" памятью относительно небольшого объема (обычно от 64 до 256 Кбайт), в которой хранятся наиболее часто используемые участки оперативной памяти. Кэш-память располагается "между" микропроцессором и оперативной памятью, и при обращении микропроцессора к памяти сначала производится поиск нужных данных в кэш-памяти. Поскольку время доступа к кэш-памяти в несколько раз меньше, чем к обычной памяти, а в большинстве случаев необходимые микропроцессору данные содержаться в кэш-памяти, среднее время доступа к памяти уменьшается. Для компьютеров на основе intel-80386dx или 80486sx размер кэш-памяти в 64 кбайт является удовлетворительным, 128 кбайт - вполне достаточным. Компьютеры на основе intel-80486dx и dx2 обычно оснащаются кэш-памятью емкостью 256 Кбайт.
Именно наша память делает из нас тех, кем мы являемся: мы помним наше прошлое, обучаемся, закрепляем навыки и ставим цели на будущее. В компьютерах память играет ту же самую роль. Неважно какую задачу он выполняет: проигрывание фильма, чтение документа, сложные математические вычисления - все это хранится в памяти в бинарном виде.
Бинарные данные, или по другому биты, представляют собой ячейки памяти, в которых информация может храниться только в двух состояниях: 0 и 1. Файлы и программы, содержащие в себе миллионы бит информации, обрабатываются в центральном процессоре, или ЦПУ, который выполняет роль мозга у компьютера. И поскольку количество знаков для обработки растет в геометрической прогрессии, компьютерные разработчики находятся в постоянной борьбе между размером, ценой и скоростью.
Краткосрочная память
У компьютеров, как и у нас, есть краткосрочная память, предназначенная для выполнения текущих задач, и долгосрочная - для длительного хранения информации. При запуске программы операционная система резервирует место в краткосрочной памяти для выполнения этих задач. Например, при нажатии клавиши в текстовом редакторе мы мгновенно увидим на экране соответствующий символ. Время, которое уходит на выполнение этой процедуры, называется временем отклика памяти. Главная задача кратковременной памяти - быстрая и непрерывная обработка команд, поэтому все свободное место доступно в любом порядке. Отсюда название - память с произвольным доступом, или оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Наиболее распространенный тип ОЗУ - это ОЗУ динамического типа . Каждая ячейка такого устройства включает в себя маленький транзистор и конденсатор, которые хранят последнее состояние электрического заряда: 1 - заряд есть, 0 - заряд отсутствует. Данный вид памяти называется динамическим потому, что он не долгое время может сохранять заряд и его нужно время от времени заряжать, чтобы обезопаситься себя от потери данных.
Кэш хранилища
Время отклика со скоростью 100 наносекунды для современных компьютеров считается очень длительным. Для сверхбыстрых операций используется скоростное внутреннее кэш-хранилище, производимое из ОЗУ статического типа. Оно обычно состоит из 6 соединенных транзисторов, которым не нужна подзарядка. Статическая память является самой быстрой и, соответственно, самой дорогой. По своим размерам она также уступает динамической: занимает почти в 3 раза больше места. ОЗУ и кэш могут хранить данные, только пока они подключены к источнику питания. Для того, чтобы пользоваться данными после выключения устройства, их нужно перенести в долгосрочную память.
Долгосрочная память
Существует 3 вида долгосрочной памяти.
Магнитный носитель - самый дешевый вид - данные записываются на магнитную пленку вращающегося диска. Есть нюанс: так как диск должен вращаться, то нужно потратить намного больше времени, чтобы извлечь нужные данные. Время отклика таких устройств в 100.000 раз больше, чем у динамической ОЗУ.
Оптические носители , представленные DVD или Blu-ray, также используют вращающиеся диски, но уже с отражающим покрытием. Информация кодируется с помощью специальных светлых и темных красителей, пятна которых позже считываются с помощью лазера. Оптические носители довольно дешевые и их можно извлекать из компьютера. Однако их время отклика еще более длительное, а емкость меньше, чем у магнитных ОЗУ.
Самыми новыми, надежными, быстрыми носителями являются твердотельные накопители , представленные флешками. В их устройстве отсутствуют движущиеся части. Вместо этого они используют транзисторы с динамическим затвором, который сохраняет биты данных в результате захвата или удаления электрических зарядов.
Надежна ли компьютерная память?
Многие из нас считают, что компьютерная память очень надежна. Однако это не так. Она в действительности очень быстро портится. Жесткие диски со временем размагничиваются из-за выделяемой компьютером теплоты, качество красителей в оптических носителях ухудшается, а в твердотельных накопителях происходит утечка электронов. Дополнительная причина - это перезапись данных, которая также уменьшает срок жизни носителей.
В среднем современные носители могут работать около 10 лет. Ученые пытаются найти идеальные материалы, физические свойства которых позволили бы сделать накопители быстрее, меньше и долговечнее. К сожалению, компьютеры, как и люди, пока что не могут жить вечно.
Читайте также: