خريد اينترنتي
خريد اينترنتي

بايوس (BIOS) چيست؟

بايوس (BIOS) چيست؟

بايوس (BIOS) برنامه‌اي روي قطعه‌اي از مادربورد (Motherboard) است كه وظيفه هماهنگ كردن و پيكربندي‌هاي پايه‌اي و همچنين بوت كردن سيستم عامل را بر عهده دارد.

كلمه بايوس به چه معناست؟

كلمه بايوس (BIOS) (بخوانيد /ˈbaɪ.ɒs/) مخفف عبارت Basic Input/Output System به معناي “سامانه ورودي/خروجي پايه‌اي” بوده و معمولاً با نام‌هاي زير نيز شناخته مي‌شود:

  • System BIOS (بايوس سيستم)
  • ROM BIOS (بايوس فقط خواندني)
  • PC BIOS (بايوس كامپيوتر)
  • باياس يا بيوس (به اشتباه)

مفهموم BIOS براي اولين بار توسط Gary Kildall (كه يك محقق كامپيوتر بود) بيان شد و براي اولين بار در سيستم عاملش CP/M ظاهر شد. بعدها در نسخه‌هايي از سيستم عامل MS-DOS فايل‌هايي قرار گرفتند كه كار مشابه BIOS را انجام مي‌دادند.

بايوس (BIOS) چيست؟

بايوس چيست؟

بايوس يك سفت افزار (Firmware) است كه در داخل يك تراشه (Chip) بر روي همه مادربرد (Motherboard) در كامپيوترهاي شخصي سازگار با IBM قرار مي‌گيرد. سفت افزار يا فريم وير به برنامه‌هاي سطح پايين تقريباً ثابتي (البته طي شرايطي قابل تغيير هستند) گفته مي‌شود كه در چيپ‌هاي الكتريكي ذخيره شده و معمولاً كنترل آن دستگاه را بر عهده مي‌گيرند.

سفت افزار BIOS فقط خواندني است به همين دليل به آن ROM BIOS نيز گفته مي‌شود. توجه كنيد كه حافظه فقط خواندني هم تحت شرايطي مانند آپديت كردن و … قابل عوض شدن است. زماني كه كامپيوتر را روشن مي‌كنيد، بايوس وارد عمل شده و همان طور كه از نامش پيداست، انواع خروجي‌ها و ورودي‌ها را تشخيص داده، مديريت كرده و آن‌ها را تست مي‌كند. پس از تست كردن نوبت به آن مي‌رسد كه سيستم عامل را راه اندازي كند. اين كار با تشخيص دادن ركورد راه انداز اصلي (MBR) روي حافظه تنظيم شده (حافظه‌اي كه در بايوس تنظيم مي‌شود تا بوت از طريق آن حافظه انجام گيرد. مثل هارد ديسك ها، فلش مموري‌ ها و …) انجام مي‌گيرد.

 

وظايف بايوس

همانطور كه گفته شد، بايوس كارهاي ابتدايي براي راه اندازي سيستم را انجام مي‌دهد. اين كارهاي ابتدايي همان وظايف بايوس هستند كه تعدادي از آن‌ها عبارت اند از:

  • * Power On Self Test (به اختصار POST): بايوس قطعات سخت افزاري را قبل از راه اندازي سيستم عامل تست و آزمايش مي‌كند تا از سالم بودن و كاركردن صحيح آن‌ها مطمئن شود. درصورت وجود مشكلي در قطعات سخت افزاري (مثلاً نصب نبودن RAM) اين خطا توسط بوق‌هايي كه به Beep معروف اند به كاربر اطلاع داده مي‌شود.
  • * درايوهاي بايوس: درايوها رابط بين سخت افزار و نرم افزار هستند. بايوس نيز با استفاده از درايوهاي سطح پايين امكان كنترل ساير قطعات و ورودي‌ها مانند كيبورد را فراهم مي‌كند. به اين ترتيب امكان كنترل كردن قطعات و آماده سازي آن‌ها فراهم مي‌شود.
  • * راه اندازي سيستم عامل: مهمترين وظيفه بايوس. بايوس با استفاده از ركورد راه انداز اصلي (MBR) موجود در حافظه‌هاي جانبي، كنترل سيستم را به سيستم عامل مي‌سپارد. اين فرايند آخرين كاري است كه بايوس هنگام روشن كردن كامپيوتر انجام مي‌دهد. بايوس براي اين كار به ترتيب حافظه‌هايي كه براي بوت شدن اولويت بندي شده‌اند را چك كرده و درصورتي كه همه چيز Ok باشد (!) سيستم عامل را بارگذاري مي‌كند.
  • * پيكربندي‌هاي بايوس: بايوس به كاربر اين امكان را مي‌دهد كه بنابر نياز وي، تطابق و هماهنگي قطعات، كارايي و عملكرد سيستم، تنظيمات پايه‌اي سخت افزارها را انجام دهد. براي مثال كاربر مي‌تواند براي حافظه‌هاي مختلف اولويت بوت شدن را تنظيم كند، ماژول صداي Onboard، كنترلر USB را تنظيم كند، درگاه‌هاي مختلف از جمله درگاه موازي و سريال را پيكربندي كند، درصورت نياز منابع را Overclock كند و … . اين كار با استفاده از رابط بايوس يعني Setup انجام مي‌گيرد.
  • فعال كردن بايوس ساير قطعات: ممكن است فكر كنيد كه بايوس خودش به تنهايي عمل آماده سازي را انجام مي‌دهد اما اگر دقت كنيد، براي مثال انواع مختلفي از كارت‌هاي گرافيك با درايوهاي مختلف وجود دارد. گنجاندن اين همه درايو در بايوس تقريباً غيرممكن است. IBM با يك ايده عالي اين مشكل را برطرف كرد؛ نصب كردن يك بايوس ديگر روي كارت‌هاي اضافي از قبيل كارت گرافيك. به اين ترتيب بايوس مادربورد فقط بايوس كارت گرافيك را شناخته و آن را فعال كرده و ما تصوير را از طريق آن بايوس هنگام روشن كردن كامپيوتر بدست مي‌آوريم.
  • كنترل قطعات سخت افزاري: اين مورد يكي از مهمترين وظايف بايوس است. بايوس با استفاده از درايوها و پيكربندي‌هاي خود، منابع سيستمي را كنترل مي‌كند. اين كنترل ابتدايي و پايه‌اي بوده و صرفاً به معناي بالا بردن كارايي نيست.

*: وظايف اصلي بايوس

 

مراحل راه اندازي سيستم عامل

خب تا اينجا با چند مورد از وظايف اصلي بايوس آشنا شديم. بهتر است به نحوه راه اندازي سيستم عامل توسط بايوس نيز نگاهي داشته باشيم. توجه كنيد كه مراحل با استفاده از توضيحات موجود در كتاب PCI and PCI-X Hardware and Software: Architecture and Design و سايت flint.cs.yale.edu نوشته شده‌اند:

1- دكمه روشن كردن كامپيوتر را فشار مي‌دهيم. به دليل اين كه توليد كردن جريان قابل اعتماد توسط منبع تغذيه (PSU) كمي طول مي‌كشد، سيگنال Reset (لينك ويكي‌پديا) به پردازنده (CPU) ارسال مي‌شود. پس از آن كه منبع تغذيه سيگنال Power Good را بازگرداند (اين سيگنال توسط استاندارد ATX مشخص شده و به معناي داشتن جريان الكتريكي مناسب است)، سيگنال Reset متوقف شده و پردازنده شروع به كار مي‌كند. اينجاست كه ميگوئيم كامپيوتر روشن شده است.

2- پس از شروع به كار كردن پردازنده، اين قطعه بايد دستورات موجود در رم را بخواند اما به دليل اين كه هيچ چيزي داخل رم نيست، اين كار عملاً بيهوده است. سازندگان پردازنده‌ها طبق قراردادي، براي شروع، محلي از حافظه ROM بايوس را دريافت كرده و آن را اجرا مي‌كنند. اين مكان به آدرس FFFFFFF0h (در پردازنده 80386 و x86هاي بعد) كه درست پس از آدرس فضاي 32 بيتي است، بوده و نام آن Reset Vector (لينك ويكي‌پديا) است كه در پردازنده‌ها دقيقاً پس از سيگنال Reset پردازش مي‌شود.

3- اولين دستور توسط پردازنده اجرا مي‌شود. اين دستور چيزي نيست جز يك دستور ساده Jump (دستور JMP) براي پرش به خط ابتدايي برنامه بايوس اصلي. پس از آن، بايوس شروع به اجرا شدن مي‌كند. اولين كاري كه بايوس انجام مي‌دهد بررسي قطعات سخت افزاري براي اطمينان از سالم و قابل استفاده بودن است در اين كار اطلاعاتي از قطعات سخت افزار نيز به دست مي‌آيد. اين پروسه POST نام داشته و در صورتي كه طي اين پروسه خطايي ديده شود، بايوس پردازش را قطع كرده و براي مطلع كردن كاربر صداهاي بيپ (Beep)اي را از طريق بازر (Buzzer) روي مادربورد پخش مي‌كند. با استفاده از اين بيپ‌ها مي‌توان مشكل را يافت و آن را برطرف نمود. درصورتي كه پروسه POST بدون خطا به اتمام برسد، نوبت به قدم بعدي مي‌رسد.

4- قدم بعدي نمايش اطلاعات روي مانيتور كاربر است. همانطور كه گفته شد، گنجاندن درايوهاي متنوع در بايوس به دليل تنوع زياد كارت‌هاي گرافيك، عملاً غيرممكن است. براي حل اين مشكل، در خود كارت‌هاي گرافيكي بايوسي تعبيه مي‌شود و معمولاً اولين دستور آن در آدرس C000h حافظه كارت گرافيكي قرار داده مي‌شود. بايوس مادربورد لحظه‌اي كنترل را به بايوس كارت گرافيك مي‌سپارد و پس از آن كه مانيتور تصوير را به درستي نمايش داد، كنترل دوباره به بايوس مادربورد داده مي‌شود.

ممكن است متوجه شده باشيد كه قبل از نشان داده شدن اطلاعات بايوس مادربورد، اطلاعاتي مختصر درباره كارت گرافيك نشان داده مي‌شود. دليل آن نيز اين است كه بايوس كارت گرافيكي اولين اطلاعات را براي نشان دادن به مانيتور مي‌فرستد و پس از آن كنترل را به بايوس اصلي مي‌سپارد.

5- در قدم بعدي، بايوس مادربورد به دنبال ساير بايوس‌ها (در صورت وجود) در قطعات ديگر (از جمله هارد ديسك‌هاي ATA يا IDE) مي‌گردد. اين كار معمولاً در آدرس حافظه C800h انجام مي‌گيرد. درصورتي كه در سيستم هيچ كارت گرافيكي براي نمايش وجود نداشته باشد، معمولاً علاوه بر آدرس C800h، آدرس C000h (كه براي كارت گرافيك است) نيز بررسي مي‌شود. درصورت پيدا شدن بايوسي، محتواي آن نيز اجرا شده سپس كنترل به بايوس اصلي برگردانده مي‌شود.

6- صفحه Startup بايوس در اين مرحله نشان داده شده و پس از آن تست‌هاي بيشتري روي منابع اصلي (مثل RAM) انجام مي‌گيرد. پس از اتمام اين تست‌ها، سخت افزارهايي مانند هارد ديسك‌ها، درايوهاي DVD/CD، حافظه‌هاي USB و منابعي از اين قبيل شناسايي شده و اطلاعات آن‌ها جمع آوري مي‌شود. در نهايت ممكن است اطلاعات مختصري درباره منابع سيستم به كاربر نشان داده شود. در اين مرحله تنظيمات ذخيره شده در CMOS (در بخش بعدي توضيح داده خواهد شد) بارگذاري مي‌شوند.

7- در اين مرحله، طبق پيكربندي‌هاي انجام شده (يا به صورت پيش فرض) حافظه‌هاي جانبي به صورت اولويت بندي شده براي موجود بودن سيستم عامل بررسي مي‌شوند. اين بررسي با استفاده از MBR (در هارد ديسك‌ها)، VBR (در فلاپي درايوها) و … انجام مي‌گيرد و درصورتي كه حافظه‌اي بوتيبل (Bootable – قابل بوت) نباشد، بايوس به سراغ اولويت بعدي مي‌رود. درصورت پيداش شدن حافظه قابل بوت، بايوس با استفاده از ركورد بوت آن، كنترل را بر عهده سيستم عامل مي‌گذارد. درصورت پيدا نشدن خطاهايي از جمله “No boot device”، “No boot device available” نشان داده مي‌شوند.

بايوس خود شامل رابط پوسته‌اي (بين رابط گرافيكي و متني) است و به كاربر اين امكان را مي‌دهد تا تنظيمات و پيكربندي‌ها مورد نياز براي سخت افزارها، ورودي‌ها، حافظه‌ها جانبي، اولويت راه اندازي، تنظيمات زمان و تاريخ و … را انجام دهد. اين رابط به CMOS Setup يا BIOS Setup يا به اختصار Setup معروف است و كاربر در مرحله نشان دادن صفحه Startup مي‌تواند به آن وارد شود. ممكن است بر روي ستاپ رمز گذاشته شود.

بايوس (BIOS)

 

چيپ BIOS و CMOS

تراشه يا همان چيپ اصلي بايوس معمولاً به صورتي است كه بتوان آن را به صورت فيزيكي از روي بورد جدا كرد. اين قابليت اين امكان را به كاربر مي‌دهد تا درصورتي كه بايوس وي به عنوان يكي از مهمترين قطعات مادربورد صدمه ديده باشد يا در برنامه اصلي آن تغييراتي ايجاد شود كه بايوس را به كلي غيرقابل استفاده كند، بدون تعويض مادربورد، آن تراشه را با يك تراشه جديد (دقيقاً با همان مدل) تعويض كند. در تصوير زير دو نوع چيپ بايوس را از دو توليد كننده بزرگ مشاهده مي‌كنيد. چيپ‌هاي بايوس مي‌توانند به صورت مربعي (مثل تصوير زير) يا به صورت مستطيلي باشند همچنين ممكن است اين چيپ به صورت كامل به بايوس وصل شده باشد و جدا كردن آن به راحتي انجام نپذيرد.

بايوس (BIOS)

همانطور كه مي‌دانيد، تنظيمات موجود در BIOS Setup (يا CMOS Setup) بايد در محلي ذخيره شده تا در هنگام راه اندازي دوباره بتوان از آن‌ها استفاده كرد. در تنظيمات در داخل تراشه‌اي به نام CMOS (مخفف Complementary metal–oxide–semiconductor) ذخيره مي‌شود. اين تراشه درواقع يك نوع حافظه غيرفرار (البته در ادامه خواهيد فهميد كه چندان هم غيرفرار نيست!) است كه كاملاً با حافظه اصلي (RAM) متفاوت است.

در اين نوع حافظه كه به NVRAM نيز معروف است، داده‌ها به كمك يك باتري ليتيومي (به صورت عمومي از نوع CR2032) نگه داري مي‌شوند. حجم اين حافظه‌ها به صورت معمول 64 يا 128 بايت بوده و مقادير بايت‌هاي آن به صورت قرار دادي مشخص مي‌شود. براي مثال 12 بايت اول براي تنظيمات ساعت RTC است. براي اطلاعات بيشتر CMOS Memory Map را بخوانيد.

 

باتري‌هاي سيماس (CMOS) مي‌توانند به طور متوسط، 5 سال انرژي مورد نياز تراشه CMOS را تامين كنند. همچنين در كنار باتري معمولاً يك كريستال 32.768 كيلوهرتزي (KHz) نيز يافت مي‌شود كه وظيفه به روز نگه داشتن ساعت و تاريخ را برعهده دارد. مقادير ساعت و تاريخ پس از تنظيم در Setup بايوس در داخل تراشه CMOS ذخيره شده و هنگام خاموش بودن كامپيوتر، تراشه با استفاده از باتري ياد شده عمل به روز نگه داشتن ساعت را انجام مي‌دهد.  مقادير ساعت و تاريخ كه در داخل سيستم عامل (مثلاً ويندوز) مشاهده مي‌كنيد، از اين طريق بدست مي‌آيد.

بايوس (BIOS)

البته لازم به ذكر است كه باتري ممكن است در سوكت‌ها متنوعي ديده شود همچنين اين باتري بك آپ بعضاً به شكل‌هاي ديگري يافت مي‌شود. توجه كنيد كه درصورتي كه اين باتري وجود نداشته باشد يا نتواند انرژي مورد نياز را فراهم كند، داده‌هاي ذخيره شده در CMOS و در نتيجه تنظيمات BIOS از دست خواهند رفت. يعني از دلايلي كه باعث پاك شدن تنظيمات BIOS مي‌شود، از كار افتادن اين باتري است.

 

توليدكنندگان بايوس:

در ليست زير، برخي از مهمترين توليدكنندگان چيپ‌هاي بايوس نوشته شده است. سه مورد اول رايج ترين شركت‌ها هستند:

  • AMI (نام روي بايوس‌ها: AMIBIOS)
  • Award
  • Phoenix (نام روي بايوس‌ها: PhoenixBIOS)
  • IBM
  • Intel

 

امتیاز:
بازدید:
برچسب: ،
موضوع:
[ ۱۰ ارديبهشت ۱۳۹۷ ] [ ۰۱:۳۳:۳۵ ] [ محمدرضااصغري ] [ نظرات (0) ]
[ ]
.: Weblog Themes By tibablog :.

درباره وبلاگ

نويسندگان
لینک دوستان
نظرسنجی
لینک های تبادلی
فاقد لینک
تبادل لینک اتوماتیک
لینک :
خبرنامه
عضویت لغو عضویت
پنل کاربری
نام کاربری :
پسورد :
عضویت
نام کاربری :
پسورد :
تکرار پسورد:
ایمیل :
نام اصلی :
آمار
امروز : 0
دیروز : 0
افراد آنلاین : 1
همه : 92
موضوعات وب
موضوعي ثبت نشده است
امکانات وب