Báo Cáo Kiến Trúc Máy Tính Đề Tài Tìm Hiểu Về Rom Bios.pdf

Nhiệm vụ của BIOS là khi bật máy lên thì sẽ bắt đầu và kiếm tra phần cứng có hoạt động được hay không, sau đó sẽ gọi hệ điều hành đề chính thức khởi chạy.. UEFI giống như bản nâng cấp c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KIEN TRÚC HÀ NỘI KHOA CONG NGHE THONG TIN

38 2K OK

—— BẢO CÁO KIÊN TRÚC MÁY TÍNH

ĐÈ TÀI TIM HIEU VE ROM BIOS

Giảng viên hướng dẫn : ThS Tran Van Thang

Nhóm sinh viên TH : Nhóm 8

Sinh viên thựchiện — : Nguyễn Duy Việt

Nguyễn Lan Anh

Trần Nhật Chung

Nguyễn Đức Khánh Dương Đặng Phương Linh

Dinh Thi Ha Thu

Hà Nội, 06/2024

MỤC LỤC

PHẢN A GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ROM-BIOS cnnaerree 4

1 Khái niệm ROM - BIOS - 55 S221 2212112222212 21222 reu 4

2 Lịch sử phát triển của ROMI BIOS 55 c1 1111 1211 11112110121 111gr tren 4

1 CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA ROM BIOS - 522 2222122212222 2e 7

2 CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA BIOS 2- 52 2222221211222 xe 9

3 VAI TRÒ CỦA ROM BIOS 2-25 2222112212212 1112111212212 21kg 10

4 BIÊU HIỆN KHI MÁY HỎNG ROM BIOS VÀ CÁCH XỬ LÝ II 4.1 Biễu hiện khi máy hỏng ROMI BIOS TS HH1 HH rà ll

4.2 Nguyên nhân lỗi ROM BIOS icceccccccccccccscsscscsscssvscescssscssesessesivsesvseevseseees I1

4.3 Hướng dân khắc phục và xử lý lỗi ROM BIOS sec 11

5 TRUY NHAP VAO BIOS ccc ccccssscsssesssessessessressietiesresererstetanseressstansentaeee 14 PHAN C KET LUAN ooo cecssccscsscsscsscesscsvesvesvesvessvsvessessesvessessessessteveevsvtivaeeen 15

1 Tổng Kết ROM BIOS cccccccccscssesessesecsessesessesevsesecsesecsecscsecsisecsusesevevscenseseees 15

2 ROM BIOS va BIOS co mdi liên hệ như thé 0807.0 ce cece eeeeeeeeeee 16

3 Tại sao việc hiéu vé ROM BIOS quan trong trong lĩnh vực công nghệ? 17 N90 09 n6 e 18

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, khoa học công nghệ đang dân tiến đến một tầm cao mới Mặc dù vẫn còn mới mẻ trong lĩnh vực khoa học vả công nghệ nhưng con người vẫn luôn cô gắng đề làm chủ công nghệ, làm chủ may tinh BIOS hay ROM - BIOS là một trong những hình thức giúp được điều trên Hiểu một cách đơn giản BIOS là một chương trình nhỏ nằm trên chiếc ROM trong bo mạch chủ của máy

tính Nhiệm vụ của BIOS là khi bật máy lên thì sẽ bắt đầu và kiếm tra phần cứng có

hoạt động được hay không, sau đó sẽ gọi hệ điều hành đề chính thức khởi chạy

Ngày nay, BIOS được gọi là UEFI (giao điện phần mềm mở rộng) UEFI giống như bản nâng cấp của BIOS và khắc phục nhược điểm thế hệ cũ như là khởi động nhanh, không bị giới hạn phần cứng, giao diện dễ dùng thao tác cả chuột và bàn phím thay vi chỉ sử dụng bản phím như là BIOS

Đề tài: “ROM- BIOS” sẽ xây dựng cách tư duy của người đùng, và hiểu hơn về các nhóm lệnh cơ bản g1úp máy tính “suy nghĩ

đầu tiên khi được bật lên

và “hành động” ngay từ giây phút

PHAN A GIOI THIEU CHUNG VE ROM-BIOS

1 Khai niém ROM - BIOS

ROM (Read Only Memory) là một loại bộ nhớ trên các chip IC, có chức năng chỉ cho phép đọc dữ liệu mà không cho phép ghi ROM duoc str dung dé lưu trữ các đữ liệu quan trọng và không thể thay đổi, như mã lệnh đề khởi động

và vận hành hệ thống

BIOS (Basic Input/Output System) là hệ thống nhập xuất cơ bản, nó chính là

firmware của máy tính Bản chất là một nhóm lệnh lưu trự trong một chip

firmware nam trên bo mạch chủ (motherboard) BIOS được sử dụng lần đầu

tiên trên hệ điều hành CP/M vào năm 1975

> Vậy có thê nói chung lại là, ROM BIOS (Read-Only Memory Basic Input/Output System) la firmware lvu tri trong chip ROM trên bo mạch chủ của máy tính, thực hiện chức năng khởi động hệ thống thông qua POST (Power-On Self-Test), quản lý cấu hình phần cứng, cung cấp giao điện phần cứng cấp thấp cho các thiết bị như bản phim, màn hình, và ô đĩa, đồng thời cung cấp các tính năng bảo mật như mật khâu khởi động và mã hóa dữ liệu, đảm bảo phần cứng và phần mềm hoạt động cùng nhau hiệu quả

Hinh 1; BIOS la gi và chức năng của nó là gì?

2 Lịch sử phát triển của ROM BIOS

Sự phát triển của ROM BIOS từ những năm 1970 đến nay thê hiện sự tiến bộ

vượt bậc trong công nghệ máy tính cá nhân Từ những hệ thống khởi động đơn giản đến BIOS chuẩn hóa của IBM PC và cuối cùng là sự ra doi cua UEFI, mỗi giai đoạn

đã đóng góp vào việc nâng cao khả năng và tính năng của mây tính cá nhân, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng và sự phát triển không ngừng của công

nghệ

Thời kỳ đầu của máy tính cá nhân (19703):

° Altarr 8800 (1975): Được coI là một trong những máy tính cá nhân đầu tiên, Altair 8800 không có BIOS Người dùng nạp các chương trình khởi động thông qua công tắc hoặc băng giấy

° Apple I (1976): Apple I cũng không có BIOS;: người dùng nap chương trình khởi động thông qua băng giấy hoặc từ một thiết bị lưu trữ ngoài

khác

IBM PC và sự ra đời của BIOS (1981):

IBM PC (1981): Ra mat vao thang 8 nam 1981, IBM PC su dung BIOS dé quan

lý khới động và phân cứng BIOS này được lưu trữ trong mot chip ROM, dam bao răng hệ thông có thê khởi động ngay khi bật máy a

° Chức năng: BIOS thực hiện POST (Power-On Self-Test) đê kiêm tra phần cứng, quản lý cấu hình hệ thống và cung cấp giao điện phần cứng cơ bản

® Ưu điểm: BIOS cho phép hệ điều hành và phần mềm khác không cần

phải biết chi tiết cụ thể của từng thiết bi phần cứng, tạo ra một lớp trừu tượng hóa

Chuẩn hóa BIOS:

° IBM PC XT (1983): Nang cap tr IBM PC, PC XT mo rong kha nang của BIOS, hé tro 6 cứng va các thiết bị lưu trữ mới

° +IBM PC AT (1984): BIOS trong IBM PC AT thêm nhiều cải tiến, bao gồm hỗ trợ bộ vi xử lý 80286 và các chuẩn giao tiếp mới

° Nhà sản xuất BIOS: Các công ty như AMI, Phoenix Technologies và Award Software phát triên BIOS của riêng mình, nhưng dựa trên thiết kế chuân của IBM, giúp máy tính cá nhân khác nhau vẫn có thê tương thích phần cứng và phần mềm

Phát triển và mở rong (1980s-1990s):

Hỗ trợ phần cứng mới: BIOS được cải tiến đề hỗ tro cac chuan giao tiép nhu IDE (Integrated Drive Electronics), SCSI (Small Computer System Interface), và các thiết bị ngoại vi khác

° Cac tinh nang moi: BIOS thém các tính năng như quản lý năng lượng (ACPI - Advanced Configuration and Power Interface), hé trợ cấu hình tự

dong (PnP - Plug and Play), va quan ly nhiệt độ hệ thống

Hinh 3: Giao dién BIOS doi dau

Sự chuyén d6i sang UEFI (2000s):

Gioi thigu UEFI (Unified Extensible Firmware Interface): UEFI duoc phat trién dé thay thế BIOS truyền thống, cung cấp nhiều tính năng hiện đại hơn và khắc phục các hạn chế của BIOS ci

° Giao điện đồ họa: UEFI có giao điện người dùng đồ họa, dễ sử dung hơn so với giao điện văn bản của BIOS truyền thống

® Hỗ trợ ô đĩa lớn hơn: UEEI hễ trợ các ô đĩa lớn hơn 2TB, điều mà BIOS truyền thống không thê làm được do giới hạn của chuẩn MBR (Master Boot Record)

® Khởi động nhanh hơn: UEFI cải thiện tốc độ khởi động hệ thống

® Bảo mật tốt hơn: UEFI cung cấp các tính năng bảo mật như Secure Boot, giúp ngăn chặn phần mềm độc hại từ khi khởi động

Adoption by Industry: UEFI nhanh chóng được các nhà sản xuất máy tính và

bo mạch chủ chấp nhận Đến giữa những năm 2010, hầu hết các hệ thống máy tính mới đều sử dụng UEFI thay vì BIOS truyền thống, mặc dù nhiều hệ thống vấn hỗ trợ chế độ "Legacy BIOS" để đảm bảo tương thích ngược

Hình 4: Giao điện UEFI bản nâng cấp BIOS gân gũi hơn với người dùng

PHẢN B THÔNG TIN CHÍNH ROM - BIOS

ROM BIOS (Read-Only Memory Basic Input/Output System) la mét thanh phân trên mainboard của máy tính, nó chứa mã lệnh và thông tin cần thiết dé

khởi động và điều khiến hệ thống ROM BIOS được lưu trữ trén chip ROM (bộ

nhớ chỉ đọc)

1, CHUC NANG CHINH CUA ROM BIOS

BIOS có chức năng kiểm soát các tính năng căn bản của máy vi tính Kết nối và chạy trình điều khiển (Driver) cho các thiết bị ngoại vi (Chuột,

Keyboard, USB ) Đọc trật tự ô cứng đề khới động hệ điều hành, hiến thi tin

hiệu lên màn hình 1.1 Khởi động hệ thống (Boot Process):

Khi máy tính được bật nguồn, BIOS sẽ thực hiện một bộ kiểm tra khởi động (Power-On Self Test-POST) để kiểm tra và khởi động các thành phan phan cứng cơ bản như bộ vi xử lý, bộ nhớ, các công kết nỗi, v.v

Hình 5: (ao điện màn hình khởi động BIOS Sau khi POST thành công, BIOS sẽ tìm kiếm và tải chương trình khởi động (bootloader) từ các thiết bị lưu trữ như ô cứng, 6 đĩa quang, USB, v.v Chương trình khởi động này sẽ tiếp tục quá trình khởi động hệ thống

1.2, Cung cấp dich vu I/O cơ bản:

- BIOS cung cấp các hàm gọi (interrupt) đề các ứng dụng và hệ điều hành có thê tương tác với các thiết bi I/O như bàn phím, chuột, mản hình, ỗ đĩa, v.v

- Các hàm gọi này cho phép đọc/ghi dữ liệu, kiếm soát và điều khiển các thiết bị I/O mét cach co ban

- BIOS cũng quản lý bộ nhớ hệ thông, cấp phát và giải phóng vùng nhớ khi

cân thiết

Hình 6: BIOS cung cấp dich vu I/O cơ bản

1.3, Cung cấp chức năng cấu hình hệ thống:

- BIOS cung cấp giao diện cấu hình để người đùng có thé truy cập và thay đôi các thiết lập cơ bản như thứ tự khởi động, ngày giờ, cai dat BIOS, v.v

- Các cài đặt này được lưu trữ trong vùng nhớ CMOS và được duy trì bằng pin CMOS ngay cả khi máy tính tắt nguồn

- BIOS giúp đôi thứ tự đọc ô đĩa khi khởi động máy tính

- Theo đõi nhiệt độ và tốc độ quạt trên thiết bị Nếu không thể khởi động và

Hệ điều hành thì có thế sử dụng BIOS đề kiêm tra xem tình trạng nhiệt của máy

và các linh kiện quạt

- Sử dụng để ép xung Mở BIOS đê tiến hành thay đổi xung nhịp hoặc điện

thế hoạt động của CPU nhăm ép xung làm tăng tốc độ xử lý của máy vi tính

Hình 7: Giao điện quản lý máy

_Một số BIOS cung cấp các tính năng bảo mật như thiết lập mật khâu BIOS,

hỗ trợ các tính năng TPMI (Trusted Plaform Module) đề bảo vệ dữ liệu và xác thự phân cứng

Hình 9: Tính năng bảo mật BIOS giúp bảo vệ đữ liệu và phần cứng

2 CÁCH THỨC HOẠT ĐỘNG CỦA BIOS

Như đã giới thiệu ở phần chức năng chính của BIOS, thì cách thức hoạt động của BIOS chính là chức năng Khởi động hệ thống (Boot Process):

® Khi may tính được bật nguồn, BIOS sẽ thực hiện một bộ kiểm tra

khởi động (Power-On Self Test - POST) đề kiểm tra và khởi động các thành

phần phần cứng cơ bản như RAM, CPÙ, bệ vi xử lý, bộ nhớ, các công kết nối, v.v Đảm bảo rằng tất cả các thiết bị phần cứng đều kết nối và hoạt động đúng cách

¢ - Sau khi POST thành công và không có lỗi nào được phát hiện BIOS

sẽ tìm kiếm và tải chương trình khởi động (bootloader) từ các thiết bị lưu trữ như ô cứng, ô đĩa quang, USB, v.v Hay BIOS sẽ tìm kiếm và khởi động hệ

điều hành từ các thiết bị lưu trữ (HDD, SSD, USB, CD/DVD) Chương trình

khởi động này sẽ tiếp tục quá trình khởi động hệ thống

® Ngoài ra BIOS cũng cung cấp một chương trình cầu hình, thường được gọi là thiết lập BIOS hoặc CMOS Setup, cho phép người dùng thay đổi cài đặt phần cứng như ngày giờ, thứ tự khởi động, và mật khâu máy tính

Hình 10:

Cơ chế

Kiểm tra

§ và Khởi động phần

3 1= ee ¿/ thực cung do

hiện

3, VAI TRÒ CỦA ROM BIOS

Kế từ khi máy tính mới bật lên cho đến khi tắt, BIOS luôn luôn hoat động và

là môi trường trung gian, là cầu nối giữa các linh kiện phần cứng và các phần mềm của máy tính

o Kết nối RAM, CPU, Vi xử lý và các công kết nối dé thực hiện chức năng Khởi động hệ thống Sau đó kết nối với các thiết bị lưu trữ gọi Hệ điều hành

o Cung cấp các hàm gọi (interrupt) để các ứng dụng và hệ điều hành có thê tương tác với các thiết bị I/O nhu ban phím, chuột, màn hình, ô đĩa, VV

o Cung cấp các giao diện cho các phần mềm khác như hệ điều hành đề tương tác với phần cứng

o Cung cấp giao diện cấu hình để người dùng có thê truy cập và thay đổi các thiết lập cơ bản như thứ tự khởi động, ngày giờ, cài đặt BIOS, V.V

Hình I1: Hình ảnh Vai trò trung gian làm cầu nối của BIOS dưới góc nhìn của ÄI

Và chức năng quan trọng nhất của ROM BIOS là nạp hệ điều hành Khi bật

máy tính và bộ vi xử lý có gắng đề thực hiện lệnh đầu tiên, nó cần phải nhận được lệnh từ một nơi nào đó Nó không thê nhận lệnh từ hệ điều hành bởi vì hệ

điều hành được đặt trên một ô đĩa cứng, và bộ vi xu ly khong thê bắt đầu ma không có các câu lệnh chỉ dan cách thức thực hiện BIOS sẽ thực thi và cung cấp những câu lệnh này, địa chỉ của lệnh đầu tiên

Ngoài ra còn có thể thấy các vai trò khác quan trọng không kém của BIOS

o Kiểm tra các thành phần của máy tính khi khởi động

o BIOS làm việc với bộ xử lý (commandđ) để giúp các chương trình phần mềm truy xuất các thiết bị máy tính

4 BIEU HIEN KHI MAY HONG ROM BIOS VA CACH XU LY

4.1 Biéu hién khi may hong ROM BIOS

Dưới đây là các dấu hiệu lỗi BIOS thường gặp nhất:

¢ May không khơi động được, do IC-ROM bị hỏng nên không thể nạp BIOS duoc

® Bật nguồn, quạt tản nhiệt có quay nhưng máy không lên màn hình, không có thông báo lỗi

® Khi khởi động, loa trong phát ra những âm thanh lạ (có tiếng bíp ngắt

kêu liên tục) hoặc nháy đèn Caps Loek

Máy không nhận công kết nối ô cứng (SATA) hoặc không nhận bàn

phím, chuột,

Máy đủ nguồn nhưng không xuất được màn hình

Tự khởi động lại liên tục mà không khởi vào được hệ điều hành

® Máy treo ở màn hình POST: máy tính có thể dừng lại ở màn hình power-on-self-test không tiếp tục khởi động vào hệ điều hành

American enter

- Hình 12: Mot số lỗi hay gặp khi hỏng BIOS Lôi không tìm thay Hệ điểu hành — Lôi màn hình xanh

4.2 Nguyên nhân lỗi ROM BIOS

o_ Việc cập nhật BIOS không thành công hoặc bị gián đoạn có thê dẫn đến lỗi và không khởi động được hệ thống

o_ Cấu hình BIOS không đúng hoặc bị thay đổi sai có thể gây ra lỗi và

gây khó khăn trong quá trình khởi động hệ thống

o_ Một số lỗi BIOS có thê xuất phát từ các vấn đề về phần cứng, chắng han nhu 6 cứng hỏng, RAM lỗi, hoặc card đồ họa không tương thích o_ Một số virus hoặc phần mềm độc hại có thê tấn công vào BIOS, gay lỗi hoặc làm thay đổi cấu hình, ảnh hưởng đến khả năng khởi động của hệ thống

o_ Nếu điện áp điện thoại không én định hoặc có sự cố về nguồn điện, điều này có thể gây lỗi BIOS và gây ra sự cố khởi động

o_ Một số lỗi BIOS có thể là kết quả của hư hỏng phần cứng, chẳng hạn nhu chip BIOS bi hỏng hoặc bo mạch chủ không hoạt động

4.3 Hướng dẫn khác phục và xử lÿ lỗi ROM BIOS

4.3.1, Khởi động lại máy tính: