BIOS چیست ؟
BOIS تنها کلمه ای است که می تواند تمام درایورهایی را که در یک سیستم به عنوان واسط سخت افزار و سیستم عامل کار می کنند ، را شرح دهد
BOIS در حقیقت نرم افزار را به سخت افزار متصل می نماید . قسمتی از بایوس بر روی چیپست ROM مادربرد و قسمتی دیگر بر روی چیپست کارتهای وفق دهنده قرار دارد که FIRE WARE )یعنی میانه افزار یا سفت افزار) نامیده میشود.
یک PC می تواند شامل لایه هایی (بعضی نرم افزاری و بعضی سخت افزاری ) باشد که واسط بین یکدیگرند. در اکثر اوقات شما می توانید یک کامپیوتر را به چهار لا یه تقسیم کنید که هر کدام از لایه ها به زیر مجموعه هایی کوچکتر تقسیم کنیم . هدف از این نوع طراحی این است که سیستم عامل ها و نرم افزار های مختلف بر روی سخت افزار های مختلف اجرا شوند (حالت مستقل از سخت افزار ) . بدین طریق دو ماشین با دو پردازنده مختلف، رسانه های ذخیره سازی متفاوت و دو نوع واحد گرافیکی و غیره می توانند یک نرم افزار را اجرا کنند .
در معماری این لایه ها برنامه های کاربردی با سیستم عامل از طریق API (Application Program Interface)ارتباط برقرار می کنند .
API بر اساس سیستم عاملی که مورد استفاده قرار می گیرد و مجموعه توابع و دستورالعملهایی که برای یک بسته نرم افزاری ارائه می دهد ، متغیر می باشد . به طور مثال یک بسته نرم افزاری می تواند از سیستم عامل برای ذخیره و بازیابی اطلاعات استفاده کند و خود نرم افزار مجبور نیست که این کارها را انجام دهد.
نرم افزارها طوری طراحی شده اند که ما می توانیم آنرا بر روی سیستمهای دیگر نصب و اجرا نمائیم و این به دلیل مجزا شدن سخت افزار از نرم افزار است و نرم افزار از سیستم عامل برای دستیابی به سخت افزار سیستم استفاده می کند . سپس سیستم عامل از طریق واسط ها به لایه های بایوس دستیابی پیدا می کند .بایوس شامل نرم افزارهای گرداننده ای است که بین سخت افزار و سیستم عامل ارتباط برقرار می کند . به خودی خود سیستم عامل هیچگاه نمی تواند مستقیما به سخت افزار دستیابی پیدا کند ، در عوض مجبور است از طریق برنامه های گرداننده ای که به این کار تخصیص یافته اند عمل کند .
یکی از وظایف تولید کنندگان قطعات سخت افزاری آن است که گرداننده ای برای قطعات تولیدی خود ارائه دهند ، و چون گرداننده ها باید بین سخت افزار و نرم افزار عمل نمایند ، باید گرداننده های هر سیستم عامل مجزا تولید شوند . بنابراین کارخانه سازنده قطعات باید گرداننده های مختلفی ارائه دهد تا قطعه مورد نظر بتواند بر روی سیستم عاملهای مرسوم کار کند .
چون لایه های بایوس همانند یک سیستم عامل به نظر می رسند ، مهم نیست که با چه سخت افزاری کار می کند ، و ما می توانیم سیستم عاملها را بر روی هر کامپیوتری و با هر نوع مشخصات سخت افزاری نصب و استفاده نمائیم .
برای مثال شما می توانید Windows 98 را بر روی دو سیستم متفاوت با پردازنده ، هارد دیسک و کارت گرافیکی و . . . که متفاوت از یکدیگرند نصب و اجرا کنید ، اما بر روی هر دو سیستم همان کارائی خود را داراست، زیرا که گرداننده ها همان عملکرد پایه را انجام می دهند و مهم نیست که بر روی چه سخت افزاری کار می کنند .
معماری سخت افزار و نرم افزار بایوس
البته بایوس ، نرم افزاری است که شامل گرداننده های مختلفی است که 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 ، قبلا بر روی چیپهای موجود در سیستم یا برروی کارتهای وفق دهنده نصب شده اند.
بایوس در سیستم به سه صورت وجود دارد :ROM BIOS:
– نصب شده بر روی مادر برد.
– بایوس نصب شده بر روی کارتهای وفق دهنده (همانند کارت ویدئوی(
– بارگذاری شده از دیسک(گرداننده ها(
چون بایوس مادربرد مقدمات لازم را برای گردادننده ها و نرم افزارها ی مورد نیاز فراهم میکند ، اکثراً به صورت سخت افزاری که شامل یک چیپ ROM می باشد موجود است.
سالهای پیش هنگامی که سیستم عامل DOS بر روی سیستم اجرا میشد خود به تنهائی کافی بود و گرداننده ای (Driver) مورد نیاز نداشت . بایوس مادربرد به طور عادی شامل گرداننده هایی است که برای یک سیستم پایه همانند صفحه کلید، فلاپی درایو، هارد دیسک ، پورتهای سریال و موازی و غیره … است.
به جای اینکه برای دستگاههای جدید لازم باشد که بایوس مادربرد را ارتقاء دهید، یک نسخه از گرداننده آن را بر روی سیستم عامل خود نصب می نمائید تا سیستم عامل پیکربندی لازم را در هنگام بوت شدن سیستم را برای استفاده ار آن دستگاه انجام دهد .
برای مثال می توانیم CD ROM،Scanner،Printer و گرداننده های PC CARD را نام برد.چون این دستکاهها لازم نیستند که در هنگام راه اندازی سیستم فعال باشند ، سیستم ابتدا از هارد دیسک راه اندازی می شود وسپس گرداننده های آنرا بار گذاری می نماید.
البته بعضی از دستگاهها لازم است که در طول راه اندازی سیستم عامل فعال باشند ، اما این امر چگونه امکان پذیر است مثلا قبل از آنکه گرداننده کارت ویدئویی از ROM BIOS و یا از روی هارد دیسک فراخوانی شود شما چگونه می توانید اطلاعات را بر روی مانیتور ببینید ..
یک جواب این است که در ROM تمام گرداننده های کارت گرافیکی وجود داشته باشد اما این کار غیر ممکن نیست زیرا کارتهای بسیار متنوعی وجود دارد که هر کدام گرداننده مربوط به خود را داراست که این خود باعث می شود صدها نوع ROM مادربرد به وجود آید که هر کدام مربوط به یک کارت گرافیکی می باشد.
اما هنگامی که IBM , PC های اولیه خود را اختراع نمود راه حل بهتری ارائه داد . او ROM مادربرد را طوری طراحی کرد که شکاف (Slot)کارت گرافیکی را برای پیدا کردن ROM نصب شده روی کارت گرافیکی را جستجو کند .
و اگر ROM روی کارت را می توانست پیدا می کرد ، مرحله اولیه راه اندازی را قبل از اینکه سیستم عامل از روی دیسک فراخوانی (Load) شود ،اجرا می نمود. بدین وسیله از تعویض ROM قرار داده شده بر روی مادربرد برای استفاده و فعال کردن دستگاه مورد نظر،ممانعت می کند.
کارتهای مختلفی که تقریبا بر روی همه آنها ROM وجود دارد ، شامل موارد زیر هستند :
– کارتهای ویدئویی که همیشه دارای BIOS می باشند.
– وفق دهنده های SCSI که امکان استفاده از دستگاههای با اتصالات SCSI را فراهم می آورد .
– کارتهای شبکه که امکان راه اندازی سیستم با استفاده از فایل سرور که معمولا Boot Rom یا IPL(Initial Program Load) ROM نامیده می شوند، را فراهم می آورد ..
– استفاده از دستگاههای IDE
– بردهای Y2K که برای کامل کردن CMOS RAM هستند .
BIOS و CMOS RAM
اکثر افراد BIOS رابا CMOS RAM اشتباه می گیرند ، این از آنجا سرچشمه می گیرد که برنامه Setup برای پیکربندی BIOS و ذخیره آن در CMOS RAM می شود استفاده می شود.
در حقیقت BIOS و CMOS RAM دو چیز متفاوت از هم می باشند. بایوس مادربرد در یک چیپ ROM به طور ثابت ذخیره شده است.
همچنین بر روی مادربرد 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 MC146818 ساخت شرکت موتورلا استفاده شده است، و ظرفیت آن 64 بایت است که 10 بایت آن مربوط به توابع ساعت است ..
اگرچه این چیپ غیر فرار نامیده می شود اما با قطع برق ، ساعت و تاریخ تنظیم شده در آن و داده های درون RAM پاک می شود .
در حقیقت غیر فرار نامیده می شود چون با استفاده از تکنولوژی CMOS(Complementarry) Metal-Oxide Semicondector ساخته شده است ، در نتیجه با یک جریان بسیار کم که بوسیله باطری سیستم تامین می گردد ، پایدار باقی می ماند که اکثر مردم به این چیپ ،CMOS RAM می گویند .
هنگامی که وارد BIOS Setup می شوید و پارامترهای خود راتنظیم و ذخیره می نمایید ، این تنظیمات در ناحیه ای از چیپ RTC/NVRAM ذخیره می شوند(که همچنین CMOS RAM نیز نامیده می شود. (
و در هر موقع که سیستم خود را راه اندازی می کنید پارامترها از CMOS RAM خوانده می شوند و تعیین می کنند که سیستم چگونه پیگربندی شده است.
پیکربندی BIOS
BIOS در موارد ضروری از تنظیمات ذخیره شده در CMOS استفاده می نماید. برای تغییر دادن تنظیمات مربوطه می بایست برنامه پیکربندی CMOS فعال گردد. برای فعال کردن برنامه فوق می بایست در زمان راه اندازی سیستم کلیدهای خاصی را فعال تا زمینه استفاده از برنامه فوق فراهم گردد. در اغلب سیستم ها بمنظور فعال شدن برنامه پیکربندی کلید Esc یا Del یا۱ F یا ۲ F یا Ctrl-Esc یا Ctrl-Alt-Esc را می بایست فعال کرد.( معمولا" در زمان راه اندازی سیستم نوع کلیدی که فشردن آن باعث فعال شدن برنامه پیکربندی می گردد، بصورت یک پیام بر روی صفحه نمایشگر نشان داده خواهد شد) پس از فعال شدن برنامه پیکربندی با استفاده از مجموعه ای از گزینه های می توان اقدام به تغییر پارامترهای مورد نظر کرد. تنظیم تاریخ و زمان سیستم ، مشخص نمودن اولویت درایو بوت، تعریف یک رمز عبور برای سیستم ، پیکربندی درایوها ( هارد، فلاپی ، CD)و … نمونه هائی از گزینه های موجود در این زمینه می باشند. در زمان تغییر هر یک از تنظیمات مربوطه در CMOS می بایست دقت لازم را بعمل آورد چراکه در صورتیکه عملیات فوق بدرستی انجام نگیرد اثرات منفی بر روی سیستم گذاشته و حتی در مواردی باعث اختلال در راه اندازی سیستم خواهد شد.
BIOS از تکنولوژی CMOS بمنظور ذخیره کردن تنظیمات مربوطه استفاده می نماید . در این تکنولوژی یک باتری کوچک لیتیوم انرژی(برق) لازم برای نگهداری اطلاعات بمدت چندین سال را فراهم می نماید.
ارتقاء برنامه BIOS
تغییر برنامه BIOS بندرت انجام می گیرد. ولی در مواردیکه سیستم قدیمی باشد، ارتقاء BIOS ضروری خواهد بود.با توجه به اینکه BIOS در نوع خاصی از حافظه ROM ذخیره می گردد، تغییر و ارتقاء آن مشابه سایر نرم افزارها نخواهد بود. بدین منظور به یک برنامه خاص نیاز است . برنامه های فوق از طریق تولید کنندگان کامپیوتر و یا BIOS عرضه می گردند. در زمان راه اندازی سیستم می توان تاریخ ، شماره و نام تولید کننده BIOS را مشاهده نمود. پس از مشخص شدن نام سازنده BIOS ، با مراجعه به وب سایت سازنده ، اطمینان حاصل گردد که برنامه ارتقاء BIOS از طرف شرکت مربوطه عرضه شده است . در صورتیکه برنامه موجود باشد می بایست آن را Download نمود. پس از اخذ فایل(برنامه) مربوطه آن را بر روی دیسکت قرار داده و سیستم را از طریق درایو A ( فلاپی درایو) راه اندازی کرد. در این حالت برنامه موجود بر روی دیسکت، BIOS قدیمی را پاک و اطلاعات جدید را در BIOS می نویسد. در زمان ارتقاء BIOS حتما" می بایست به این نکته توجه گردد که از نسخه ای که کاملا" با سیستم سازگاری دارد، استفاده گردد در غیر اینصورت BIOS با اشکال مواجه شده و امکان راه اندازی سیستم وجود نخواهد داشت .!