بایوس

[SoHeIl]

این مقاله ای در مورد bios کامپیوتر است که در کامپیوترهای شخصی سازگار با ibm وجود دارد. برای کابردهای دیگر بایاس را ببینید.

بایوس یا سامانهٔ ورودی/خروجیِ پایه[۱] به مجموعه*ای از رویه*ها یا برنامه*های ذخیره شده در تراشه حافظه فقط خواندنی یا «رام» rom در رایانه*های شخصی سازگار با آی*بی*ام گفته می*شود. این برنامه*ها همه عملکردهای ورودی-خروجی را اداره می*کنند. وجود این برنامه*ها در رایانه موجب می*شود که برنامه*های کاربردی به طور مستقیم برای کنترل سخت افزار، برنامه نداشته باشند و از سرویسهای رایانه استفاده کنند. بایوس یک رایانه، نخستین کُدی است که هنگام روشن کردن آن اجرا می*شود و وظیفه ابتدایی آن بارگذاری و آغاز کردن سیستم عامل است. وقتی رایانه روشن می*شود، نخستین کار بایوس، تشخیص قطعات سیستم مانند کارت گرافیکی، صفحه کلید و موشواره، دیسک سخت، دیسک*گردانهای نوری و سایر سخت افزارهاست. بایوس سپس نرم*افزاری را که در دیسک سخت و یا لوح فشرده برای بالاآمدن یا بوت شدن ذخیره شده، تشخیص داده و آنرا اجرا می*کند.

 

[SoHeIl]

BIOS مادربرد همه مادربردها شامل یک چیپ مخصوص هستند که بر روی آن نرم*افزاری قرار دارد که BIOS یا ROM BIOS نامیده می*شود. این چیپ ROM شامل برنامه*های راه*اندازی و گرداننده*هایی است که در هنگام راه*اندازی سیستم مورد نیاز است و یک واسطه به سخت افزار پایه سیستم است.

اغلب به CMOS RAM حافظه پاک نشدنی NVRAM(Non-Volatile) نیز می*گویند چون با یک میلیونیوم آمپر فعال می*شود و تا هنگامی که باتری لیتیوم فعال باشد داده*ها باقی می*مانند.

BIOS مجموعه*ای از برنامه*هایی است که در یک یا چند چیپ ذخیره شده*است، که در طول راه*اندازی سیستم این مجموعه برنامه*ها قبل از هر برنامه*ای حتی سیستم عامل بار گذاری می*شوند.

BIOS در اکثر سیستم*های PC شامل چهار تابع است:

1- POST(Power Self On Test):این برنامه پردازنده، حافظه، چیپست*ها، وفق دهنده ویدئویی، کنترل*کننده دیسک، دیسک*گردان، صفحه کلید و... را تست می*کند.

2- Blos Setup: برنامه*ای است که در طول اجرای برنامه POST با فشار دادن کلید خاصی فعال می*شود و به شما اجازه می*دهد مادربرد را پیکربندی کنید و تنظیم پارامترهایی همانند ساعت و تاریخ و پسورد و... را انجام دهید. در سیستم*های ۲۸۶ و ۳۸۶ برنامه Setup در ROM آنها وجود ندارد و لازم است که شما سیستم را توسط دیسک مخصوص Setup راه اندازی نمائید.

3-Boot Strap (بارگذار کننده یا لودر): سیستم را برای پیدا کردن سیستم Boot جستجو می*کند.

4-BIOS: که مجموعه*ای از گرداننده*هایی است که واسط بین سخت*افزار و نرم*افزار است.

BIOS در حقیقت نرم*افزار را به سخت*افزار متصل می*نماید. قسمتی از بایوس بر روی چیپ ROM و قسمت دیگر بر روی چیپ کارتهای وفق دهنده قرار دارد که FIRMWARE (میانه افزار) نامیده می*شود.

 

[SoHeIl]

مجموعه اصطلاحات صطلاح BIOS (پایه های ورودی / خروجی سیستم) توسط Gary Kildall برای اولین بار اختراع شده بود و در سیستم عامل CP/M در سال 1976 ظاهر شد، بخشی از دستگاه خاصی از CP/M لود شده در زمان بوت شدن است که ارتباط مستقیم با سخت افزار [5(یک ماشین CP/M معمولاً تنها یک بوت لودر ساده در ROM است). نسخه های بعدی از CP/M (و همچنین همزمان CP/M، همزمان DOS، DOS Plus، DOS چند کاربره، سیستم مدیریت و REAL/32) با XIOS (توسعه یافته ورودی / خروجی سیستم) به جای استفاده از BIOS می آیند. اکثر نسخه های DOS یک فایل به نام "IO.SYS"، "IBMBIO.COM"، "IBMBIO.SYS"، و یا "DRBIOS.SYS"؛ این فایل به عنوان "DOS BIOS"شناخته شده است، که شبیه به "CP/M BIOS است ". میان طبقات دیگر از کامپیوترها عمومی قوانین و مقررات نظارت بر بوت، بوت لودر، و BOOT ROM به طور معمول استفاده می شود. بعضی SUN و پاور PC مبتنی بر کامپیوترها استفاده نرم*افزار باز برای این منظور است.چند جایگزین برای " Legacy BIOS" در جهان معماری x86 وجود : رابط نرم*افزار توسعه پذیر، نرم*افزار باز (OLPC XO-1 استفاده )، و coreboot.

 

[SoHeIl]

برنامه ریزی BIOS در رایانه های شخصی مدرن BIOS در حافظه ای که قابلیت دوباره نویسی در خود دارد ذخیره میشود و اجازه می دهد محتویات جا به جا و یا "بازنویسی" شوند . این بازنویسی از مطالب است که گاهی اوقات Termed Flashing نامیده می شوند. این می تواند توسط یک برنامه خاص، که معمولاً توسط کارخانه سازنده سیستم ارائه شده، و یا در POST، با یک Image در یک هارد دیسک و یا فلش درایو USB BIOS انجام شود. یک فایل که حاوی مطالب چنین است که گاهی اوقات به "یک IMAGE BIOS نامیده می شوند.BIOS ممکن است به منظور ارتقاء به نسخه های جدیدتر برای رفع اشکالات و بهبود عملکرد و یا برای پشتیبانی از سخت افزار های جدیدتر برنامه ریزی گردد، و یا جهت یک عملیات reflashing ممکن است لازم باشد برای رفع BIOS های آسیب دیده .همچنین ممکن است BIOS دوباره بازنویسی شود توسط قرار دادن این فایل در ریشه یک درایو USB و بوت شدن آن.

 

[SoHeIl]

آسیب پذیری های تراشه BIOS تراشه های EEPROM سودمند هستند چون آنها را می توان به راحتی توسط کاربر به روز رسانی نمود، اغلب تولید کنندگان سخت افزار به روز رسانی BIOS را جهت به روز رسانی محصولات خود، بهبود سازگاری و حذف اشکالات منتشر میکنند. با این حال، این خطر وجود دارد که یک بروز رسانی BIOS که به صورت نادرست اجرا شده و یا لغو گریده است می تواند کامپیوتر و یا دستگاه راغیر قابل استفاده نماید. برای اجتناب از این شرایط BIOS ها از یک " boot block " استفاده میکنند ،بخشی از BIOS که ابتدا باید اجرا شود به روز رسانی آن نیز به طور جداگانه انجام میگیرد. این کد در صورتی تایید میشود که BIOS دست نخورده مانده باشد (با استفاده از روش hash checksums و یا روش های دیگر) قبل از اینکه کنترل به آن انتقال پیدا کند. اگر boot block هر گونه خرابی ومشکل را در BIOS اصلی تشخیص دهد ، به طور معمول به کاربر هشداری در جهت اجرای فرایند بازیابی به وسیله بوت شدن از رسانه های جداشدنی (مانند floppy ، CD و یا USB memory) میدهد به طوری که کاربر می توانید سعی در برنامه ریزی دوباره BIOS نماید.برخی از مادربردها دارای یک BIOS پشتیبان (که گاهی اوقات DualBIOS boards نامیده می شود) برای بهبود بخشیدن به خرابی BIOS هستند.

 

[SoHeIl]

Overclocking (تغییر فرکانس های پردازنده) برخی تراشه های BIOS اجازه اورکلاک را میدهند، این عملی است که در آن CPU به سرعت ساعت بالاتر از پیش تعیین شده کارخانه خود تنظیم میشود. اورکلاک ممکن است با این حال قابلیت اطمینان سیستم در کامپیوتر اندازه کافی سرد به خطر بیندازد و به طور کلی طول عمر اجزا را کوتاه نماید.اورکلاکی که نادرست انجام شود همچنین ممکن است باعث به سرعت برافروخته شدن اجزای آنها شده و آنها را نابود کند.

 

[SoHeIl]

حداقل چهار حمله ویروسی شناخته شده به BIOS وجود دارد، که دوتای آنها برای مقاصد ظاهری ونمایشی بود .اولین نوع وحشی آن Mebromiبود و هدف آن هم کاربران چینی بود.

 

[SoHeIl]

معماری سخت*افزار و نرم*افزار بایوس بایوس نرم*افزاری است که شامل گرداننده*های مختلفی است که رابط بین سخت*افزار و سیستم*عامل هستند یعنی بایوس نرم*افزاری است که همه آن از روی دیسک بارگذاری نمی*شود بلکه قسمتی از آن، قبلاً بر روی چیپهای موجود بر روی سیستم یا بر روی کارتهای وفق دهنده نصب شده*اند.

بایوس در سیستم به سه صورت وجود دارد:

1-ROM BIOS نصب شده بر روی مادر برد

۲- بایوس نصب شده بر روی کارتهای وفق دهنده(همانند کارت ویدئویی)

۳- بارگذاری شده از دیسک(گرداننده*ها)

چون بایوس مادربرد مقدمات لازم را برای گرداننده*ها و نرم*افزارهای مورد نیاز فراهم می*کند، اکثراً به صورت سخت*افزاری که شامل یک چیپ ROM می*باشد موجود است.

سالها پیش، هنگامی که سیستم*عامل DOS بر روی سیستم اجرا می*شد خود به تنهایی کافی بود و گرداننده*ای (Driver) مورد نیاز نداشت. بایوس مادر برد به طور عادی شامل گرداننده*هایی است که برای یک سیستم*عامل پایه همانند صفحه کلید، فلاپی درایو، هارد دیسک، پورتهای سریال، موازی و... است.

 

[SoHeIl]

اکثر افراد BIOS را با CMOS RAM اشتباه می*گیرند، این از آنجا سرچشمه می*گیرد که برنامه Setup برای پیکربندی BIOS و ذخیره آن در CMOS RAM استفاده می*شود.

در حقیقت BIOS و CMOS RAM دو چیز متفاوت از هم می*باشند. بایوس مادر برد در یک چیپ ROM به طور ثابت ذخیره شده*است.

همچنین بر روی مادر برد یک چیپ است که RTC/NVRAM نامیده می*شود که زمان سیستم را نگهداری می*کند و یک حافظه فرار و ثابت است که اولین بار در چیپ MC۱۴۶۸۱۸ ساخت شرکت موتورلا استفاده شده*است و ظرفیت آن ۶۴ بایت است که ۱۰ بایت آن مربوط به توابع ساعت است و...

اگرچه این چیپ غیر فعال نامیده می*شود اما با قطع برق، ساعت و تاریخ تنظیم شده در آن و داده*های درون RAM پاک می*شود.

درز حقیقت غیر فعال نامیده می*شود چون با استفاده از تکنیک CMOS(Complementarry Metal-Oxide Semicondector)

ساخته شده*است، در نتیجه با یک جریان بسیارکم که به*وسیله باتری سیستم تامین می*گردد، پایدار باقی می*ماند که اکثر مردم به این چیپ،CMOS RAM می*گویند.

هنگامی که وارد BIOS Setup و پارامترهای خود را تنظیم و ذخیره می*نمایید، این تنظیمات در ناحیه از چیپ RTC/NVRAM ذخیره می*شود(که همچنین CMOS RAM نیز نامیده می*شود). در هر موقع که سیستم خود را راه اندازی می*کنید پارامترها از CMOS RAM خوانده می*شود و تعیین می*کند که سیستم چگونه پیکربندی شود.

 

[SoHeIl]

تجارت BIOS اکثریت قریب به اتفاق از تامین کنندگان مادربرد PC گواهینامه استفاده از BIOS و ابزار تجاری را از یک شرکت ثالث شناخته شده مانند " independent BIOS vendor " یا IBV تهیه میکنند.پس از آن کارخانه سازنده مادربرد این BIOS را با توجه به سخت افزار خاص خود سفارشی وتنظیم میکند.به همین دلیل، BIOSهای به روز رسانی شده معمولاًُ به طور مستقیم از تولید کننده مادربرد به دست آمده می آیند.

فروشندگان عمده BIOS شامل " American Megatrends (AMI), Insyde Software Phoenix Technologies and Byosoft میباشند.

فروشندگان سابق شامل Award Software و Microid Research که توسط شرکت Phoenix Technologies در سال 1998 خریداری شدند ؛ شرکت Phoenix نام Award را از دور خارج کرد. General Software نیز که توسط Phoenix در سال 2007 به دست گرفته شده ، BIOS های فروخته شده برای پردازنده های اینتل مبتنی بر سیستم های جاسازی شده هستند. اکثریت قریب به اتفاق از تامین کنندگان مادربرد PC گواهینامه استفاده از BIOS و ابزار تجاری را از یک شرکت ثالث شناخته شده مانند " independent BIOS vendor " یا IBV تهیه میکنند.پس از آن کارخانه سازنده مادربرد این BIOS را با توجه به سخت افزار خاص خود سفارشی وتنظیم میکند.به همین دلیل، BIOSهای به روز رسانی شده معمولاًُ به طور مستقیم از تولید کننده مادربرد به دست آمده می آیند.

فروشندگان عمده BIOS شامل " American Megatrends (AMI), Insyde Software Phoenix Technologies and Byosoft میباشند.

فروشندگان سابق شامل Award Software و Microid Research که توسط شرکت Phoenix Technologies در سال 1998 خریداری شدند ؛ شرکت Phoenix نام Award را از دور خارج کرد. General Software نیز که توسط Phoenix در سال 2007 به دست گرفته شده ، BIOS های فروخته شده برای پردازنده های اینتل مبتنی بر سیستم های جاسازی شده هستند