BIOS در کامپیوتر چیست؟

سلام دوستان عزیز. این هفته می‌خواهیم در مورد BIOS کامپیوتر صحبت کنیم و اطلاعاتی را با هم مرور کنیم که ممکن است به آن ها نیاز پیدا کنید.

BIOS چیست؟

در ابتدا باید گفت که BIOS در کامپیوتر های شخصی سازگار با IBM وجود دارد. BIOS یا Basic Input Output System (سیستم ورود و خروج پایه)، به مجموعه ای از برنامه های ذخیره شده در تراشه ی حافظه ی فقط خواندنی (ROM) در کامپیوتر گفته می‌شود. این برنامه ها تمامی عملکردهای ورودی و خروجی سیستم را اداره  می‌کنند. به گونه ای دیگر می‌توان گفت که BIOS نوعی سیستم عامل است که برای مقدار دهی اولیه ی سخت افزار ها در طول فرایند Booting در زمان روشن شدن کامپیوتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم عامل BIOS به صورت درون ساختی در کامپیوتر های شخصی ساخته شده و اولین نرم افزاری است که هنگام روشن شدن کامپیوتر اجرا می‌شود.

اهداف اصلی BIOS در کامپیوتر های شخصی مدرن مقدار دهی اولیه و آزمایش قطعات سخت افزاری، و بارگزاری کردن یک بوت لودر یا سیستم عامل از یک دستگاه حافظه جمعی (Mass Storage Device) است. علاوه بر این BIOS یک لایه ی انتزاعی را برای سخت افزار های کامپیوتر  ایجاد می‌کند. به عنوان مثال راهی سازگار برای برنامه های کاربردی و سیستم عامل ها که بتوانند با صفحه کلید یا دستگاه های ورودی/خروجی دیگر تعامل داشته باشند.

تغییرات در سخت افزارهای سیستم،  توسط BIOS  از دید برنامه هایی که از سرویس های BIOS استفاده می‌کنند پنهان هستند تا مورد دسترسی مستقیم آنها قرار گرفته نشود. سیستم عامل MS-Dos که یک سیستم عامل برتر از اوایل دهه ی ۱۹۸۰ میلادی تا اواسط دهه ی ۱۹۹۰ به شمار می‌رفت، برای دسترسی،به دیسک، صفحه کلید،و توابع نمایش متن،متکی به سرویس های BIOS بود.

سیستم عامل های Microsoft Windows، لینوکس و دیگر سیستم عامل های از نوع حالت محاظت شده (دارای رابط گرافیکی)،در اصل لایه ی انتزاعی که توسط BIOS شکل گرفته بود را نادیده گرفته و پس از بارگزاری سیستم از آن استفاده نمی‌کنند،و به جای آن به طور مستقیم به قطعات سخت افزاری دسترسی دارند.

در گذشته سیستم عامل های BIOS در داخل یک تراشه ی ROM (حافظه فقط خواندنی) روی مادربرد ذخیره می‌شدند،در سیستم های کامپیوتری جدید محتویات BIOS در داخل یک فلش مموری ذخیره می‌شوند پس بنابراین می‌توانند بدون جداسازی تراشه از مادربرد بازنویسی شوند.این قابلیت، بروزرسانی های جدید را برای سیستم عامل BIOS فراهم می‌کند،بنابراین ویژگی های جدید را می‌توان اضافه کرد و یا اشکالات را رفع کرد،اما این امکان هم هست که کامپیوتر آلوده به روت کیت های BIOS شود.

پبشرفت رابط کاربری BIOS در طول زمان:

BIOS اصلی کامپیوتر شخصی IBM XT (کامپیوتری که دارای دیسک سخت تعبیه شده در داخل آن بود) که در ۱۹۸۳ وارد بازار شد،دارای هیچگونه رابط کاربری تعاملی نبود.شما می توانید این کامپیوتر را در تصویر مقابل مشاهده کنید.

کدهای خطا یا پیغام ها برروی صفحه نمایش داده می‌شدند،یا مجموعه ای از صداهای کد گذاری شده زمانی که Power on Self Test (آزمایشی که هرگاه کامپیوتر روشن می‌شود انجام شده تا از سالم بودن قطعات اطمینان خاطر حاصل شود) موفق به مقدار دهی اولیه کارت گرافیک نمی‌شد و به صورت سیگنال خطا تولید می‌شدند.بسیاری از ما با این اصوات به صورت روزانه سر و کار داریم.

قابلیت ها در کامپیوترهای شخصی IBM،توسط کلید ها و جامپر ها که بر روی برد اصلی و کارت های جانبی تعبیه شده بودند تنظیم می‌شد.با شروع اواسط دهه ی ۱۹۹۰ میلادی داشتن یک ابزار پیکربندی BIOS که توسط فشردن تعدادی کلید خاص در هنگام روشن شدن کامپیوتر اجرا می‌شد بسیار رایج شده بود.این برنامه کاربر را قادر به تنظیم گزینه های پیکربندی سیستم  بدون استفاده از سویچ های DIP،بلکه با بکارگیری سیستمی از منو های تعاملی که توسط صفحه کلید کنترل می‌شد می‌ساخت.

در دوره ای موقت،کامپیوتر های سازگار با IBM برای ذخیره ی این تنظیمات به جای استفاده از ROM از یک از Battery-Backed Ram (حافظه های مبتنی بر باطری) و یک برنامه پیکربندی قابل بوت روی دیسک برای تنظیم قابلیت های موجود در این حافظه  استفاده می‌کردند.دیسک همراه با کامپیوتر عرضه می‌شد،و اگر هم آن از دست می‌رفت تنظیمات بدون تغییر و در Battery-Backed Ram باقی می‌ماند.

در اواخر دهه ی ۱۹۹۰ میلادی کامپیوتر های مدرن وینتل (مرکب واژه های ویندوز و اینتل) یک روال راه اندازی جدیدی را نسبت به BIOS های مقیم حافظه ROM،بدون تغییر اساسی در طبیعت آن BIOS ایجاد کردند؛حالا کاربر قادر بود تا گزینه های سخت افزاری را با استفاده از یک صفحه کلید و تصویر نمایشی تنظیم کند.همچنین اگر در زمان بوت کامپیوتر خطایی رخ می‌داد یک BIOS پیشرفته معمولا پیغام خطا را به شکلی کاربرپسند نمایش می‌داد، اغلب به صورت یک نوشته در جعبه ی پاپ-آپ،و پیشنهاد می‌کرد که وارد ابزار راه اندازی BIOS شده و یا در صورت امکان از خطا چشم پوشی شده و وارد سیستم عامل شود.بر خلاف حافظه Battery-Backed که تنظیمات پیکربندی BIOS  در دیسک بود،کامپیوتر وینتل این تنظیمات را در یک Flash Rom ذخیره می‌کرد.

امروزه رابط سیستمی واحد توسعه (UEFI) به عنوان جانشینی برای BIOS طراحی شده است و هدف آن شناسانی کاستی های فنی می‌باشد.از سال ۲۰۱۴ میلادی،عمدتا کامپیوترهای شخصی جدید همراه با سیستم عامل UEFI خریداری می‌شوند.

نمایی از سیستم عامل UEFI در تصویر مقابل قابل مشاهده است.

برنامه ریزی مجدد BIOS:

در کامپیوترهای شخصی جدید BIOS در یک حافظه ی قابل بازنویسی نگهداری می‌شود که جایگزین کردن یا بازنویسی محتویات را برای کاربر امکان پذیر می‌سازد. بعضی اوقات بازنویسی محتویات به صورت رایج در میان افراد عادی Flashing نامیده می‌شود و تکنسین ها آن را با نام”Flash EEPROM” و در محاوره  آن را “Flash Memory” می‌نامند.این کار به وسیله یک برنامه ی مخصوص که توسط تولید کننده ی سیستم ایجاد شده، یا با یک BIOS Image که در دیسک سخت یا USB Flash Drive ذخیره شده امکان پذیر است.فایلی که حاوی اطلاعات BIOS می‌باشد را BIOS Image می‌نامند. سیستم عامل BIOS ممکن است که به منظور بروزرسانی به یک نسخه بالاتر برای رفع اشکالات و یا بهبود عملکرد آن در پشتیبانی از سخت افزارهای جدید بازنویسی یا Reflashed شود،یا اینکه عملیات بازنویسی به منظور تعمیر BIOS آسیب دیده انجام می‌شود.

تفاوت میان BIOS و CMOS:

بسیاری از افراد اغلب BIOS و CMOS را یک چیز می‌دانند و تفاوتی میان آن ها قائل نیستند.اما اینگونه نیست.آن ها دو جزء متفاوت از کامپیوتر هستند،که با یکدیگر در تعامل می‌باشند تا کامپیوتر عملکرد مناسبی داشته باشد.بدون BIOS،پردازنده نمی‌داند که چگونه با اجزای کامپیوتر تعامل یا رابطه داشته باشد و کامپیوتر عملکردی نخواهد داشت.

تصویری از باطری CMOS روی مادربرد

همچنین CMOS نیز یک تراشه بر روی مادربرد است،و به طور خاص یک تراشه با حافظه RAM.این نوعی تراشه ی حافظه است که اطلاعاتی در مورد اجزای کامپیوتر،و همچنین تنظیمات آنها را در خود نگه می‌دارد.اما حافظه های RAM به طور معمول اطلاعاتی که در آنها قرار دارد را با قطع شدن برق از دست می‌دهند.برای حفظ شدن اطلاعات در تراشه ی CMOS،یک باطری CMOS برق را برای تراشه ی CMOS ثابت نگه می‌دارد.اگر این باطری از مادربرد جرا شود یا اینکه از کار بیافتد،تراشه ی CMOS اطلاعاتی را که ذخیره کرده بود از دست می‌دهد.تمامی تنظیماتی که در  CMOS انجام داده شده بود از بین می‌رود و شما باید آن تنظیمات را بعد از تعویض باطری دوباره انجام دهید.در انتها شما باید بدانید که تنظیمات CMOS شما را قادر به انجام کارهایی از قبیل تغییر ساعت و تاریخ سیستم،و اینکه چگونه دستگاه ها هنگام روشن شدن کامپیوتر بارگزاری شوند خواهد ساخت.دستگاه هایی مانند هارد دیسک،درایو DVD و Floppy درایو.همچنین تنظیمات CMOS شما را قادر به فعال و غیر فعال کردن سخت افزارهای مختلف سیستم از قیبل درگاه های USB،کارت ویدئو داخلی مادربرد،کارت صدا،درگاه های موازی و سریال،و دیگر اجزا می‌سازد.