بایوس

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

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 مجموعه‌ای از رویه‌ها یا برنامه‌های ذخیره شده در تراشه حافظه فقط خواندنی یا «رام» ROM در رایانه‌های شخصی سازگار با آی‌بی‌ام گفته می‌شود. این برنامه‌ها همه عملکردهای ورودی-خروجی را اداره می‌کنند. وجود این برنامه‌ها در رایانه موجب می‌شود که برنامه‌های 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 می‌شود و وظیفه ابتدایی آن بارگذاری و آغاز کردن سیستم عامل است. وقتی رایانه روشن می‌شود، نخستین کار بایوس، تشخیص قطعات سیستم مانند کارت گرافیکی، صفحه کلید و موشواره، دیسک سخت، دیسک‌گردانهای نوری و سایر سخت افزارهاست. بایوس سپس نرم‌افزاری را که در دیسک سخت و یا لوح فشرده برای بالاآمدن یا بوت شدن ذخیره شده، تشخیص داده و آنرا اجرا می‌کند.

BIOS مادربرد[ویرایش]

همه مادربردها شامل یک چیپ مخصوص هستند که بر روی آن نرم‌افزاری قرار دارد که BIOS یا ROM BIOS نامیده می‌شود. این چیپ ROM شامل برنامه‌های راه‌اندازی و گرداننده‌هایی است که در هنگام راه‌اندازی سیستم مورد نیاز است و یک واسطه به سخت افزار پایه سیستم است.

اغلب به CMOS RAM حافظه پاک نشدنی NVRAM(Non-Volatile) نیز می‌گویند چون با یک میلیونیوم آمپر فعال می‌شود و تا هنگامی که باتری لیتیوم فعال باشد داده‌ها باقی می‌مانند.

BIOS مجموعه‌ای از برنامه‌هایی است که در یک یا چند چیپ ذخیره شده‌است، که در طول راه‌اندازی سیستم این مجموعه برنامه‌ها قبل از هر برنامه‌ای حتی سیستم عامل بار گذاری می‌شوند.

BIOS در اکثر سیستم‌های PC شامل چهار تابع است:

1- POST(Power Self On Test):این برنامه پردازنده، حافظه، چیپست‌ها، وفق دهنده ویدئویی، کنترل‌کننده دیسک، دیسک‌گردان، صفحه کلید و... را تست می‌کند.

2- Blos Setup: برنامه‌ای است که در طول اجرای برنامه POST با فشار دادن کلید خاصی فعال می‌شود و به شما اجازه می‌دهد مادربرد را پیکربندی کنید و تنظیم پارامترهایی همانند ساعت و تاریخ و پسورد و... را انجام دهید. در سیستم‌های 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 می‌کند.

4-BIOS: که مجموعه‌ای از گرداننده‌هایی است که واسط بین سخت‌افزار و نرم‌افزار است.

BIOS در حقیقت نرم‌افزار را به سخت‌افزار متصل می‌نماید. قسمتی از بایوس بر روی چیپ ROM و قسمت دیگر بر روی چیپ کارتهای وفق دهنده قرار دارد که FIRMWARE (میانه افزار) نامیده می‌شود.

مجموعه اصطلاحات[ویرایش]

اصطلاح 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 نرم‌افزار باز برای این منظور است.چند جایگزین برای " Legacy BIOS" در جهان معماری x86 وجود : رابط نرم‌افزار توسعه پذیر، نرم‌افزار باز (OLPC XO-1 استفاده )، و coreboot.

برنامه ریزی BIOS[ویرایش]

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.

آسیب پذیری های تراشه BIOS[ویرایش]

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.

Overclocking (تغییر فرکانس های پردازنده)[ویرایش]

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.

حملات ویروس[ویرایش]

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.

معماری سخت‌افزار و نرم‌افزار بایوس[ویرایش]

بایوس نرم‌افزاری است که شامل گرداننده‌های مختلفی است که رابط بین سخت‌افزار و سیستم‌عامل هستند یعنی بایوس نرم‌افزاری است که همه آن از روی دیسک بارگذاری نمی‌شود بلکه قسمتی از آن، قبلاً بر روی چیپهای موجود بر روی سیستم یا بر روی کارتهای وفق دهنده نصب شده‌اند.

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(گرداننده‌ها)

چون بایوس مادربرد مقدمات لازم را برای گرداننده‌ها و نرم‌افزارهای مورد نیاز فراهم می‌کند، اکثراً به صورت سخت‌افزاری که شامل یک چیپ ROM می‌باشد موجود است.

سالها پیش، هنگامی که سیستم‌عامل DOS بر روی سیستم اجرا می‌شد خود به تنهایی کافی بود و گرداننده‌ای (Driver) مورد نیاز نداشت. بایوس مادر برد به طور عادی شامل گرداننده‌هایی است که برای یک سیستم‌عامل پایه همانند صفحه کلید، فلاپی درایو، هارد دیسک، پورتهای سریال، موازی و... است.

BIOS وCMOS RAM[ویرایش]

اکثر افراد BIOS را با CMOS RAM اشتباه می‌گیرند، این از آنجا سرچشمه می‌گیرد که برنامه Setup برای پیکربندی BIOS و ذخیره آن در CMOS RAM استفاده می‌شود.

در حقیقت BIOS و CMOS RAM دو چیز متفاوت از هم می‌باشند. بایوس مادر برد در یک چیپ ROM به طور ثابت ذخیره شده‌است.

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

اگرچه این چیپ غیر فعال نامیده می‌شود اما با قطع برق، ساعت و تاریخ تنظیم شده در آن و داده‌های درون RAM پاک می‌شود.

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

ساخته شده‌است، در نتیجه با یک جریان بسیارکم که به‌وسیله باتری سیستم تامین می‌گردد، پایدار باقی می‌ماند که اکثر مردم به این چیپ،CMOS RAM می‌گویند.

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

تجارت BIOS[ویرایش]

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.

منابع[ویرایش]

  1. سامانهٔ ورودی/خروجیِ پایه از برابرهای مصوب فرهنگستان زبان و ادب فارسی به جای basic input/output system یا BIOS در انگلیسی است. «فرهنگ واژه‌های مصوب فرهنگستان ـ دفتر پنجم، بخش لاتین». فرهنگستان زبان و ادب فارسی. ۱۷. بازبینی‌شده در ۵ اردیبهشت ۱۳۹۱. 
  • ویکی‌پدیای انگلیسی