Взаимодействие ос и базовой системы ввода-вывода

Обособленной частью системного программного обеспечения является базовая система ввода-вывода (Base Input-Output System, BIOS). В персональных компьютерах BIOS хранится в ПЗУ, не зависящем от электропитания, его программы не стираются при выключении компьютера. BIOS не является частью операционной системы.

Программы BIOS выполняют следующие основные задачи:

- самотестирование компьютера после включения питания;

- начальный этап загрузки операционной системы;

- рутинные операции ввода-вывода, например для загрузки;

- возможность настройки аппаратуры компьютера (SETUP).

После включения компьютера процессор автоматически начинает выполнять именно программы BIOS. Сначала запускаются программы, занимающиеся самотестированием. В случае их успешного завершения выполняется загрузка операционной системы.

В ходе загрузки ОС BIOS обычно участвует только на начальном этапе, его задача - прочитать загрузчик с внешнего устройства (как правило, с дискового накопителя информации). Можно сказать, что BIOS загружает загрузчик.

Некоторые старые операционные системы (DOS) частично использовали программы ввода-вывода BIOS в качестве драйверов. В современных ОС ввод-вывод через BIOS применяется только при установке, загрузке и в аварийных ситуациях. При нормальной работе вся работа с внешними устройствами ведется через драйверы, загруженные в оперативную память.

На рис. 8 условно изображено перемещение частей системного программного обеспечения на этапе установки ОС. Сначала BIOS со сменного машинного носителя (например, CD-ROM или дискеты) загружает инсталлятор в оперативную память (1) и передает ему управление. Далее инсталлятор переносит из дистрибутива все необходимые части операционной системы на дисковый накопитель компьютера (2). Отметим, что часто производится не просто копирование, а разархивирование - восстановление рабочих файлов из сжатого состояния, в котором они находятся в дистрибутиве.

Рис. 8. Копирование информации в процессе установки ОС

Рис. 9. Копирование информации в процессе загрузки ОС

Рис. 10. Копирование информации при загрузке утилит или прикладных программ.

На рис. 9 показано что происходит при загрузке ОС после включения питания. BIOS загружает загрузчик. Загрузчик загружает ядро, файловую систему, драйверы и оболочку.

Рис. 10 иллюстрирует работу ОС после загрузки. Утилиты или прикладные программы загружаются и выполняются по требованию пользователя по мере необходимости.

Развитие технологий установки ос

Из сказанного видно, что установка требует правильного переноса информации со сменных машинных носителей на основные накопители компьютера. Несмотря на простой смысл этого процесса он должен учесть множество мелких особенностей конкретного компьютера, пользователя и дистрибутива ОС. Кроме того, объем информации ОС составляет в настоящее время десятки и сотни мегабайт. По этим причинам на установку ОС уходит относительно много времени. По мере развития компьютеров время установки постепенно снижалось, что вызвано как повышением производительности компьютеров, так и автоматизацией процесса установки. В таблице приведены приблизительные оценки времени установки и объема информации типичных ОС в разные годы.

1960...1980	1...10 МБ	4 часа и более
1980...2000	10...100 МБ	40 мин и более
после 2000	100...1000 МБ	20 мин и более

Первоначальные способы установки ОС были крайне нетехнологичны. До 70-х гг установка состояла в ручном управлении процессом переписывания файлов с одного машинного носителя на другой. Системный администратор или инженер подавал команды с устройства ввода, руководствуясь бумажными инструкциями и списками файлов. Некоторые этапы требовали не только копирования, но и компиляции или других преобразований информации, списки и параметры компиляции зависели от имеющейся конфигурации компьютера. Сам процесс назывался в те времена не установкой, а генерацией операционной системы и мог занимать до нескольких дней. Требования к квалификации работника были очень высоки, требовался опытный системный программист с узкой специализацией в данной операционной системе.

По мере распространения более массовых компьютеров такая технология стала неприемлемо дорогой. В 80-х гг стали применяться простейшие инсталляторы, которые заменили бумажные инструкции. Такая программа запускалась первой, она задавала оператору последовательные вопросы об объеме памяти, дисках, разнообразных характеристиках внешних устройств, устанавливаемых утилитах, требованиях пользователей. Оператор должен был вводить ответы в соответствии с имеющейся у него ситуацией. Таким образом удалось несколько сократить время установки, но требования к квалификации все равно оставались высокими. Оператор должен был хорошо знать устройство своего компьютера, ему приходилось отвечать на десятки, а иногда и более сотни вопросов. В случае неправильного ответа потребовалось бы переустанавливать систему.

По мере развития аппаратных средств стало возможным встраивать в них идентификаторы, позволяющие программному обеспечению автоматически собирать сведения о конфигурации компьютера. Наибольший шаг в этом направлении был сделан в 90-х гг со стандартизацией этих идентификаторов в рамках стандарта "Plug and Play" - "включай и работай". Появилась возможность автоматизации, резкого сокращения количества вопросов, задаваемых в ходе установки.

Автоматизация установки стала применяться в конце 80-х гг. Отметим, что полностью автоматическая установка как правило, не производится, так как существуют пожелания пользователя, которые он хотел бы учесть уже при установке. Иногда вручную вводятся также сведения об аппаратных средствах, которые не удается собрать автоматически.