BIOS چیست و چگونه کار می‌کند؟

یكی از متداول ترین موارد كاربرد حافظه های Flash استفاده از آنان در (System BIOS) Basic input/Output است. BIOS این اطمینان را به عناصر سخت افزاری نظیر تراشه ها ، هارددیسك ،پورت ها، پردازنده و. . . خواهد داد كه به درستی عملیات خود را در كنار یكدیگر انجام دهند.
هر كامپیوتر ( شخصی، دستی ) دارای یك ریزپردازنده به عنوان واحد پردازشگر مركزی است. ریزپردازنده یك المان سخت افزاری است. به منظور الزام پردازنده برای انجام یك عملیات خاص می بایست مجموعه ای از دستورالعمل ها كه نرم افزار نامیده می شوند نوشته شده و در اختیار پردازنده قرار گیرد.
از دو نوع نرم افزار استفاده می گردد:
۱) سیستم عامل: سیستم عامل مجموعه ای از خدمات مورد نیاز برای اجرای یك برنامه را فراهم می نماید. ویندوز ،۹۸ ۲۰۰۰ و یا لینوكس نمونه هایی از سیستم های عامل می باشند.
۲) برنامه های كاربردی: برنامه های كاربردی نرم افزارهایی هستند كه به منظور تامین خواسته های خاصی طراحی و در اختیار كاربران گذاشته می شوند. برنامه هایی نظیرWord، Ecxel و. . . نمونه هایی از این نوع نرم افزارها می باشند.
BIOS در حقیقت نوع سومی از نرم افزارها بوده كه كامپیوتر به منظور عملكرد صحیح خود به آن نیاز خواهد داشت.
● خدمات ارایه شده توسط BIOS
نرم افزار BIOS دارای وظایف متعددی است. ولی بدون شك مهمترین وظیفه آن استقرار سیستم عامل در حافظه است. زمانی كه كامپیوتر روشن و ریزپردازنده سعی در اجرای اولین دستورالعمل های خود را داشته باشد می بایست دستورالعمل های اولیه از مكان دیگر در اختیار آن گذاشته شوند ( در حافظه اصلی كامپیوتر هنوز اطلاعاتی قرار نگرفته است )، دستورالعمل های مورد نظر را نمی توان از طریق سیستم عامل در اختیار پردازنده قرار داد چراكه هنوز سیستم عامل در حافظه مستقر نشده و همچنان بر روی هارد دیسك است. مشكل اینجاست كه می بایست با استفاده از روشهای به پردازنده اعلام گردد كه سیستم عامل را به درون حافظه مستقر تا در ادامه زمینه استفاده از خدمات سیستم عامل فراهم گردد. BIOS دستورالعمل های لازم را در این خصوص ارایه خواهد كرد. برخی از خدمات متداول كه BIOS ارایه می دهد به شرح زیر می باشد:
▪ یك برنامه تست با نام POST به منظور بررسی صحت عملكرد عناصر سخت افزاری
▪ فعال كردن تراشه های BIOS مربوط به سایر كارت های نصب شده در سیستم نظیر كارت گرافیك و یا كنترل كننده SCSI
▪ مدیریت مجموعه ای از تنظیمات در رابطه با هارد دیسك Clock و. . .
BIOS یك نرم افزار خاص است كه به عنوان اینترفیس ( میانجی) بین عناصر اصلی سخت افزارهای نصب شده بر روی سیستم و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید. نرم افزار فوق اغلب در حافظه هایی از نوع Flash و به صورت یك تراشه بر روی برد اصلی نصب می گردد. در برخی حالات تراشه فوق یك نوع خاص از حافظه ROM خواهد بود.
زمانی كه كامپیوتر روشن می گردد BIOS عملیات متفاوتی را انجام خواهد داد:
▪ بررسی محتویات CMOS برای آگاهی از تنظیمات خاص انجام شده
▪ لود كردن درایورهای استاندارد و Interrupt handlers
▪ مقدار دهی اولیه ریجسترها و مدیریت Power
▪ اجرای برنامه POST به منظور اطمینان از صحت عملكرد عناصر سخت افزاری
▪ تشخیص درایوی كه سیستم می بایست از طریق آن راه اندازی (Booting) گردد.
▪ مقدار دهی اولیه برنامه مربوط به استقرار سیستم عامل در حافظه (Bootstrap)
اولین موردی را كه BIOS بررسی خواهد كرد اطلاعات ذخیره شده در یك نوع حافظه RAM با ظرفیت ۶۴ بایت است. اطلاعات فوق بر روی تراشه ای با نام (SemicondUctor CMOS) Complementry metal oxid ذخیره می گردند. CMOS شامل اطلاعات جزیی در رابطه با سیستم بوده و درصورت بروز هر گونه تغییردر سیستم اطلاعات فوق نیز تغییر خواهند كرد. BIOS از اطلاعات فوق به منظور تغییر و جایگزینی مقادیر پیش فرض خود استفاده می نماید.
Interrupt handlers نوع خاصی از نرم افزار بوده كه به عنوان یك مترجم بین عناصر سخت افزاری و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید. مثلا زمانی كه شما كلیدی را برروی صفحه كلید فعال می نمایید سیگنال مربوطه برای Interrupt handler صفحه كلید ارسال شده تا از این طریق به پردازنده اعلام گردد كه كدام یك از كلیدهای صفحه كلید فعال شده اند. درایورها یك نوع خاص دیگر از نرم افزارها بوده كه مجموعه عملیات مجاز بر روی یك دستگاه را تبیین و راهكارهای (توابع ) مربوطه را ارایه خواهند كرد. اغلب دستگاه های سخت افزاری نظیرصفحه كلید، موس، هارد و فلاپی درایو دارای درایورهای اختصاصی خود می باشند. با توجه به اینكه BIOS به صورت دایم با سیگنال های ارسالی توسط عناصر سخت افزاری مواجه است معمولا یك نسخه از آن در حافظه RAM تكثیر خواهد شد.
● راه اندازی ( بوتینگ Booting) كامپیوتر
پس از روشن كردن كامپیوتر، BIOS بلافاصله عملیات خود را آغاز خواهد كرد. در اغلب سیستم ها BIOS در زمان انجام عملیات مربوطه پیام هایی را نیز نمایش می دهد ( میزان حافظه، نوع هارد دیسك و. . . ) به منظور آماده سازی كامپیوتر برای ارایه خدمات به كاربران BIOS مجموعه ای از عملیات را انجام می دهد. پس از بررسی و آگاهی از تنظیمات موجود در CMOS و استقرار Interrupt handler در حافظهAM R كارت گرافیك بررسی می گردد. اغلب كارت های گرافیك دارای BIOS اختصاصی بوده كه حافظه و پردازنده مربوط به كارت گرافیك را مقدار دهی اولیه می نماید. در صورتیكه BIOS اختصاصی برای كارت گرافیك وجود نداشته باشد از درایور استانداردی كه در RAM ذخیره شده است استفاده و درایو مربوطه فعال خواهد شد ( درایور استاندارد كارت گرافیك ). در ادامه BIOS نوع راه اندازی ( راه اندازی مجدد (Rebbot) و یا راه اندازی اولیه (Cold Boot) را تشخیص خواهد داد. برای تشخیص موضوع فوق از محتویات آدرس ۰۰۰:۰۴۷۲ حافظه استفاده می گردد. در صورتی كه در آدرس فوق مقدار h۱۲۳ موجود باشد به منزله راه اندازی مجدد بوده و برنامه BIOSبررسی صحت عملكرد حافظه را انجام نخواهد داد. در غیر این صورت ( در صورت وجود هر مقدار دیگر در آدرس فوق ) یك «راه اندازی اولیه »، تلقی می گردد. در این حالت بررسی صحت عملكرد و سالم بودن حافظه انجام خواهد شد. در ادامه پورت های سریال و SBU برای اتصال صفحه كلید وموس بررسی خواهند شد. در مرحله بعد كارت های CLP نصب شده بر روی سیستم بررسی می گردند. در صورتی كه در هر یك از مراحل فوق BIOS با اشكالی برخورد نماید با نواختن چند BIOS معنی دار مورد خطا را اعلام خواهد كرد. خطاهای اعلام شده اغلب به موارد سخت افزار سیستم مربوط می گردد.
برنامه BIOS اطلاعاتی در رابطه با نوع پردازنده، فلاپی درایو، هارد دیسك، حافظه تاریخ و شماره ( ورژن ) برنامه BIOS و نوع صفحه نمایشگر را نمایش خواهد داد. در صورتی كه بر روی سیستم از آداپتورهای CSIS استفاده شده باشد BIOS درایور مربوطه آن را ازBIOSاختصاصی آداپتور فعال و BIOS اختصاصی اطلاعاتی را در رابطه با آداپتور SCSI نمایش خواهد داد. در ادامه برنامه BIOS نوع درایوی را كه می بایست فرآیند انتقال سیستم عامل از آن آغاز گردد تشخیص خواهد داد. برای نیل به هدف فوق از تنظیمات موجود در CMOS استفاده می گردد. اولویت درایو مربوطه برای بوت سیستم متغیر و به نوع سیستم بستگی دارد. اولویت فوق می تواند شامل مواردی نظیر: A,C,CD و یا C,A,CD و . . . باشد. (A نشاندهنده فلاپی درایو، C نشان دهنده هارددیسك و CD نشان دهنده درایو CD-ROM است ) در صورتی كه درایو مشخص شده شامل برنامه های سیستم عامل نباشد پیام خطایی نمایش داده خواهد شد. (disk or disk error Non System)
● پیكربندی BIOS
BIOS در موارد ضروری از تنظیمات ذخیره شده در CMOS استفاده می نماید. برای تغییر دادن تنظیمات مربوطه می بایست برنامه پیكربندی CMOS فعال گردد. برای فعال كردن برنامه فوق می بایست در زمان راه اندازی سیستم كلیدهای خاصی را فعال تا زمینه استفاده از برنامه فوق فراهم گردد. در اغلب سیستم ها به منظور فعال شدن برنامه پیكربندی كلید Esc یا Del یا F۱ یا F۲ یا Ctrl- Esc یا Ctrl- Alt-Esc را می بایست فعال كرد. ( معمولا در زمان راه اندازی سیستم نوع كلیدی كه فشردن آن باعث فعال شدن برنامه پیكربندی می گردد به صورت یك پیام بر روی صفحه نمایشگر نشان داده خواهد شد ). پس از فعال شدن برنامه پیكربندی با استفاده از مجموعه ای از گزینه ها می توان اقدام به تغییر پارامترهای مورد نظر كرد. تنظیم تاریخ و زمان سیستم مشخص نمودن اولویت درایو بوت، تعریف یك رمز عبور برای سیستم پیكربندی درایوها (هارد، فلاپی، DC) و. . . نمونه هایی از گزینه های موجود در این زمینه می باشند. در زمان تغییر هر یك از تنظیمات مربوطه در MOSC می بایست دقت لازم را به عمل آورد، چراكه در صورتی كه عملیات فوق به درستی انجام نگیرد اثرات منفی بر روی سیستم گذاشته و حتی در مواردی باعث اختلال در راه اندازی سیستم خواهد شد.
BIOS از تكنولوژی CMOS به منظور ذخیره كردن تنظیمات مربوطه استفاده می نماید. در این تكنولوژی یك باتری كوچك لیتیوم انرژی(برق) لازم برای نگهداری اطلاعات به مدت چندین سال را فراهم می نماید.
● ارتقای برنامه BIOS
تغییر برنامه BIOS به ندرت انجام می گیرد. ولی در مواردی كه سیستم قدیمی باشد ارتقای BIOS ضروری خواهد بود. با توجه به اینكه BIOS در نوع خاصی از حافظه AMR ذخیره می گردد تغییر و ارتقای آن مشابه سایر نرم افزارها نخواهد بود. بدین منظور به یك برنامه خاص نیاز است. برنامه های فوق از طریق تولید كنندگان كامپیوتر و یا BIOS عرضه می گردند. در زمان راه اندازی سیستم می توان تاریخ شماره و نام تولید كننده BIOS را مشاهده نمود. پس از مشخص شدن نام سازنده BIOS با مراجعه به وب سایت سازنده اطمینان حاصل گردد كه برنامه ارتقای BIOS از طرف شركت مربوطه عرضه شده است . در صورتی كه برنامه موجود باشد می بایست آن را Download نمود. پس از اخذ فایل( برنامه) مربوطه آن را بر روی دیسكت قرار داده و سیستم را از طریق درایو A (فلاپی درایو) راه اندازی كرد. در این حالت برنامه موجود بر روی دیسكت BIOS قدیمی را پاك و اطلاعات جدید را درBIOS می نویسد. در زمان ارتقای BIOS حتما» می بایست به این نكته توجه گردد كه از نسخه ای كه كاملاً با سیستم سازگاری دارد، استفاده گردد، در غیر این صورت BIOS با اشكال مواجه شده و امكان راه اندازی سیستم وجود نخواهد داشت.

منبع : روزنامه جوان