Ottimizzazione del BIOS

Novembre 2016
Il BIOS è una parte importantissima del computer, senza la quale l'intero sistema non potrebbe funzionare. Non si può accedere al BIOS direttamente dal sistema operativo, ma attraverso una procedura particolare.


Che cos'è il BIOS

Il BIOS (Basic Input Output System) è una piccola memoria posta sulla scheda madre, i cui dati definiscono i parametri del sistema. Alcuni dati sono scritti in una Read Only Memory (ROM), non è dunque possibile modificarli, invece alcuni parametri sono accessibili dal setup del BIOS, che si attiva all'avvio premendo generalmente sul tasto F2 o CANC (può essere un altro tasto, nel qual caso all'avvio si ha un messaggio tipo press DEL to enter to Setup che significa letteralmente "Premete sul tasto 'DEL' per entrare nel SETUP". TO SETUP è una parola inglese che significa CONFIGURARE, il setup del BIOS è quindi in un certo senso un "Pannello di configurazione del BIOS".

Il setup del BIOS si presenta solitamente sotto forma di menù selezionati mediante la tastiera (tranne rari BIOS che usano il mouse, come il BIOS WIN d'AMI ad esempio, che presenta le sezioni sotto forma di finestre). I parametri sono classificati in queste sezioni sotto forma di opzioni per cui si ha generalmente un numero di scelte limitato. Tuttavia, visto il numero di opzioni presenti, l'insieme delle configurazioni possibili che fanno variare tutti i parametri del BIOS è immenso. In più, queste opzioni sono sistematicamente in inglese cosa che impedisce agli anglofobi di ottimizzare il loro terminale senza una guida.

Non esiste un solo tipo di BIOS. Esistono molteplici produttori, ma i principali BIOS sono attualmente:

AMI BIOS (di American Megatrends);

Award BIOS o BIOS Award;

Phoenix BIOS.

D'altra parte, ciascuno di questi produttori fornisce più versioni di BIOS, e si stima che esistano più di 1800 versioni di BIOS diversi. Per questa ragione vedremmo solamente i BIOS AWARD e i BIOS AMI.

Perché ottimizzare il BIOS

La configurazione del BIOS serve, come abbiamo visto, ad impostare il funzionamento del chipset. Si possono poi modificare dei parametri come la velocità di trasferimento dei dati tra le diverse componenti della scheda madre nonché il modo in cui si effettuano. Tuttavia, tutti i parametri di default (cioè i parametri immessi dal produttore alla vendita del BIOS) sono configurati in modo tale che qualsiasi computer che utilizzi questo BIOS funzioni correttamente senza modificare i parametri.

Inoltre, quando un assemblatore (la persona o l'azienda che monta i PC) fornisce un PC, non si occupa generalmente di ottimizzare il BIOS. In effetti, per una simile società, un PC montato rapidamente rappresenta una grossa somma guadagnata dato che la domanda è enorme. Tuttavia questi parametri standard sono anche i meno vantaggiosi per la vostra configurazione.

Quindi, ottimizzando il BIOS è possibile guadagnare fino al 50% di potenza supplementare, Questa operazione prende comunque del tempo dato che non si possono modificare tutti i parametri insieme. In effetti, è preferibile modificare uno o due parametri e poi lanciare il sistema, testando se funziona correttamente. La cosa migliore è usare dei software chiamati Benchmark che permettono di valutare le performance del sistema attribuendo un voto relativo ai test effettuati. Effettivamente, può succedere che il vostro computer si riveli essere molto rapido generando però numerosi errori (come bug o blocchi) che lo rendono instabile (come nel caso dell'overclocking).

A cosa assomiglia il setup del BIOS

I differenti BIOS offrono quasi le stesse funzioni, tuttavia la loro presentazione varia da un produttore all'altro (uno stesso produttore solitamente mantiene la stessa presentazione). Generalmente si ritrovano le seguenti rubriche:


STANDARD CMOS SETUP;

ADVANCED CMOS SETUP;

ADVANCED CHIPSET SETUP;

POWER MANAGEMENT BIOS SETUP;

PERIPHERAL SETUP;

AUTO CONFIGURATION WITH BIOS DEFAULTS;

AUTO CONFIGURATION WITH POWER ON DEFAULTS;

CHANGE PASSWORD;

HARD DISK UTILITY;

WRITE TO CMOS AND EXIT;

DO NOT WRITE TO CMOS AND EXIT.

La funzione Video ROM BIOS shadowì

Il video può essere leggermente accelerato grazie alla configurazione del BIOS.

E' vero che la ROM BIOS contiene delle stringhe (linee di programma) dedicate specialmente alla visualizzazione grafica, tuttavia la ROM viene letta byte per byte, cosa che rende l'accesso a questi dati estremamente lento. La funzione shadow RAM o video ROM BIOS shadow permette di copiare sin dall'avvio il contenuto di questa ROM (tempo di accesso nell'ordine di 170 ns) nella RAM (tempo di accesso nell'ordine di 60 ns per i moduli di memoria SIMM, 10 ns per le memorie DIMM). A titolo informativo, la zona di memoria in cui la ROM è copiata-incollata si situa tra 640 KB e 1024 KB, viene detta Adaptersegment. Questa opzione è interessante per i giochi e le applicazioni grafiche che girano su MS-DOS dato che utilizzano questa ROM.

Tuttavia, i sistemi operativi recenti (Windows 95 e 98, Windows NT, OS/2, ecc.) hanno tutti i loro propri driver di scheda video (gestore di visualizzazione grafica), così la funzione shadow RAM (o video ROM BIOS shadow) può essere disattivata per i possessori di sistemi operativi recenti che non girano più su DOS.

In modo generale, molte periferiche hanno una ROM (il cui tempo d'accesso non è dei più vantaggiosi), il contenuto della quale (conoscendo il suo indirizzo esatto) può quindi essere copiato in RAM grazie alla funzione ROM shadow del BIOS. Tuttavia l'utilizzo di questa opzione è sconsigliata dato che la maggior parte degli adattatori (schede) hanno oramai i propri driver, oltre il fatto che l'interazione può provocare dei malfunzionamenti.

Disattivare le opzioni inutili

Alcune opzioni del BIOS sono talvolta inutili per i PC recenti o per l'uso che ne si fa (opzioni di rete, ecc.), quindi è possibile accelerare l'avvio disattivandole:


L'anti-virusIl BIOS dispone di un piccolo anti-virus che impedisce qualsiasi scrittura nel settore Boot del vostro disco rigido. Solo l'installazione di un nuovo sistema operativo necessita l'accesso a questa parte (molto sensibile) del disco. Basta attivare l'opzione Virus Warning
La ricalibratura del lettore floppyAd ogni avvio, il BIOS ricalibra il lettore floppy, cioè determina se il lettore floppy è di tipo a 40 o 80 piste. Si può evitare questa cosa disattivando l'opzione Boot Up Floppy Seek.
La memoria cacheConfigurando correttamente la memoria cache, si possono migliorare significativamente le prestazioni del computer. A seconda del terminale, è spesso utile attivare le opzioni CPU Internal Cache e CPU External Cache. Si consiglia dunque di fare dei test con queste azioni attivate e disattivate per ottenere dei risultati migliori.
Disattivare i test di avvio per guadagnare del tempo
I test di memoria effettuati dal BIOS sono totalmente inutili. Se queste opzioni esistono, disattivatele:
Above 1 MB Memory Test

Memory Parity Check Error

Memory Test Tick Sound

Attivate invece l'opzione Quick Power On Self Test che accelera l'avvio del vostro PC.
La modalità blocco dei dischi rigidiLa modalità blocco permette al sistema di trasferire più settori in una sola volta. Attivate l'opzione IDE HDD Block Mode se il vostro disco lo supporta...
Velocità di ripetizione della tastieraAttivando l'opzione Typematic Rate Setting (velocità di ripetizione della tastiera, cioè la velocità in cui la tastiera riscrive un carattere quando si tiene premuto un tasto). Le opzioni Typematic Rate e Typematic Delay definiscono la frequenza di ripetizione di un tasto e l'intervallo di tempo necessario alla ripetizione di un tasto. I valori 30 e 250 sono i valori ottimali.
Velocità d'accesso alla memoriaL'opzione DMA Clock definisce la velocità di accesso diretto alla memoria. Più il valore inserito è alto, migliori saranno i risultati. Bisogna modificare questo valore poco a poco (aumentandolo) per trovare il settaggio ottimale (dipende dalla vostra scheda madre).
Performance della memoriaAttivate le opzioni DRAM Fast Leadoff, DRAM Posted Write Buffer

Impostate il valore DRAM Read Burst al valore più basso supportato dal vostro PC.
Performance del PCIAttivate le opzioni CPU to PCI Posting, PCI Burst e PCI to CPU Posting che permettono rispettivamente di creare un sistema di buffer per contenere i dati inviati dalla CPU al bus PCI, di trasferire più dati insieme e di gestire un buffer PCI verso la CPU.
Performance dell'AGPL'opzione AGP Aperture Size permette di definire la memoria attribuita alle strutture. Più questa è elevata, più rapidi saranno gli accessi alla memoria. Modificate quindi questo valore poco a poco per trovare il settaggio ottimale.
Boot sequenceL'opzione Boot sequence permette di definire l'ordine in cui il sistema sceglierà i lettori sui cui avviarsi. La sequenza di avvio comincia generalmente dal lettore floppy (sequenza A, C), il che significa che se il sistema rileva un floppy disc nel lettore, verificherà se questo contiene un settore di avvio poi se ne esiste uno farà booting, in caso contrario invierà un messaggio d'errore specificando che il dischetto non è bootabile, o che non si tratta di un dischetto di sistema (esempio di messaggio: "Non-system disk or disk error, Replace and strike any key when ready" che significa "Il dischetto non è un dischetto di sistema oppure vi è un errore di disco rigido, recuperatelo e premete un tasto qualsiasi per continuare".

Questa opzione è inutile se non avete intenzione di effettuare l'avvio con un dischetto di sistema. In effetti questa opzione rallenta l'avvio del computer e ed inoltre fastidiosa se, come me, avete la tendenza a dimenticare un floppy nel lettore. Per disattivare questa opzione bisogna modificare (con l'aiuto dei tasti PgUp e Pgdown) la sequenza di boot, mettendo una sequenza tipo 'C,A'. Non bisognerà dimenticare di rimettere la sequenza 'A,C' il giorno in cui vorrete avviare con un dischetto di sistema.
Auto-rilevazione dei dischiLa rilevazione dei dischi rigidi all'avvio è un'operazione un po' lunga, per quanto pochi dischi rigidi vi possono essere. Per guadagnare del tempo all'avvio si consiglia di fissare i parametri dei vostri dischi rigidi nello STANDARD CMOS SETUP. Se conoscete il numero di cilindri, di piste, di settori per pista del vostro disco rigido (questi valori sono generalmente incisi sul disco), nel qual caso li inserite manualmente, altrimenti lanciate la rilevazione automatica dei dischi rigidi (IDE HDD AUTO DETECTION) che determinerà questi valori, ecc.

I parametri del BIOS che riguardano la memoria

I tempi di accesso alla memoria hanno una grande importanza nel BIOS in materia di performance. Così, impostando i numerosi parametri è possibile ottenere un guadagno che va fino al 20% rispetto alla configurazione di default. I parametri che riguardano la memoria sono generalmente nella sezione "Chipset Features Setup". Questi parametri sono:

Burst access;

I cicli di attesa (wait states);

Il refresh.

Per poter modificare questi valori, si tratta in un primo tempo di disattivare la configurazione automatica attribuendo all'opzione Auto Configuration il valore disabled (il valore enabled attribuisce i parametri più sicuri per tutti i tipi di memoria, quindi i meno rapidi. È comunque interessante annotarli dato che costituiscono un punto di partenza). Si tratterà poi di modificare una per una le opzioni poi ad ogni tentativo annotare il valore precedente e il nuovo per rimodificarlo se un problema dovesse riscontrarsi dopo il cambiamento.

Burst access

Perché esistono differenti parametri per la memoria. Visto che esiste una grande varietà di tipi di memorie, ognuna delle quali ha dei parametri diversi.

L'opzione DRAM R/W comprende due valori: il primo corrisponde al numero di cicli del processore per la lettura (R come R ead), il secondo per la scrittura (W come W rite). I valori sono generalmente X444 per la lettura, X333 per la scrittura (più i valori sono piccoli, più rapidi saranno gli accessi alla memoria, ma più la vostra configurazione rischia di essere instabile. Per questa ragione bisogna fare attenzione a diminuire progressivamente questi valori testandoli ogni volta).

I cicli di attesa

Le opzioni FP Mode DRAM Read WS e EDO Read WaitState caratterizzano la sincronizzazione della RAM in lettura per i moduli di memoria DRAM e EDO (talvolta chiamate DRAM Read WS, DRAM Read Wait States, ecc.). Questa opzione permette di definire il numero di cicli d'attesa rispetto al bus di sistema, dato che il bus di sistema è talvolta troppo rapida rispetto alla memoria cosa che provoca generalmente dei blocchi. Così, potete provare ad abbassare i cicli di attesa per accelerare il sistema. Se invece avete dei problemi per aver aumentato la velocità del bus di sistema (overcloclink), potete cercare di abbassarli. Esistono anche dei cicli di attesa interni ai moduli di memoria. Essendo i dati memorizzati come in tabelle, esistono due segnali:

CAS (Column Address Strobe);

RAS (Row Address Strobe).

Questi segnali devono essere distanziati nel tempo, e questo intervallo tra i due tipi di segnale è detto RAS to CAS delay che potrebbe tradursi con "intervallo fra i segnali corrispondenti alle linee e i segnali corrispondenti alle colonne".

Il refresh

Esistono innumerevoli opzioni di refresh nel BIOS. Per capire la nozione di refresh è necessario conoscere il funzionamento di una memoria dinamica.

Una memoria dinamica è composta da una moltitudine di condensatori che perdono il loro carico nel corso del tempo, cioè che la memoria perde progressivamente la memoria. Bisogna quindi attualizzarla con dei piccoli impulsi elettrici che ricaricheranno i condensatori. Questi impulsi durano all'incirca un millisecondo, dato che il tempo in un computer è rilevato rispetto alla frequenza del clock. Si indicheranno quindi le durate degli intervalli di refresh rispetto alla frequenza del clock ("1 CLK" corrisponde ad un impulso di clock mentre "2T o 3T" corrisponde al numero di cicli del processore (CPU)). Questi valori devono essere più affidabili possibile per avere una buona ottimizzazione. Ogni valore può generalmente essere abbassato di un'unità rispetto al valore fissato dall'auto-configurazione.

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