بایوس (BIOS) چیست؟

بایوس یا BIOS مخفف عبارت Basic Input/Output System است. BIOS مانند یک رابط بین سخت‌افزار و نرم‌افزار عمل می‌کند. وظیفه ی آن، تشخیص و بررسی سخت‌افزار برای راه اندازی سیستم‌عامل است.

در ادامه این مقاله بیشتر با بایوس آشنا می‌شوید.

آیا بایوس یک قطعه سخت‌افزاری است؟!

BIOS اولین بار در سال 1975 توسط دانشمند آمریکایی گری کیلدال ابداع و در اولین کامپیوتر شخصی IBM در سال 1981 قرار گرفت. بایوس نرم‌افزاری است که اطلاعات آن روی مادربرد کامپیوتر در حافظه‌ای به نام ROM (read-only memory) قرار می‌گیرد.

از لحاظ ساختاری با توجه به تکنولوژی استفاده شده برای حافظه قرارگیری بایوس در مادربرد(EPROM)، قابلیت بروزرسانی بایوس وجود دارد. در نسخه‌های قدیمی بایوس، بروزرسانی با استفاده از راهکارهای خاصی انجام می‌شد. اما امروزه آپدیت بایوس بدون نیاز به روش‌های پیچیده از سمت سازندگان مادربرد ارائه می‌شود.

توجه داشته باشید به‌روزرسانی BIOS به مادربرد اجازه می‌دهد با دستگاه‌های سخت‌افزاری جدیدتر سازگار شود، مشکلات قدیمی را برطرف کند و با اضافه کردن قابلیت های جدید، کارایی سیستم را افزایش دهد.

بایوس در حوزه امنیت نیز نقش مهمی دارد و برخی از تهدیدات امنیتی می‌توانند با تغییر محتوای بایوس، سیستم را به خطر بیاندازند. به همین دلیل، محافظت از بایوس و جلوگیری از دسترسی غیرمجاز به آن از اهمیت بالایی برخوردار است.

اگر BIOS به درستی کار نکند یا تنظیمات نامناسب داشته باشد، ممکن است سیستم عامل اجرا نشود یا با مشکلات مربوط به پایداری سیستم مواجه شود. پس بایوس عنصر مهمی در ساختار سیستم کامپیوتر است که بدون آن اجرای صحیح سخت‌افزار و نرم‌افزار امکان پذیر نیست. به همین دلیل پیشنهاد می‌شود با این بخش حیاتی بیشتر آشنا شوید.

تاریخچه بایوس:

در بایوس کامپیوتر، تاریخ و زمان دستگاه نیز تعیین می‌شود. این اطلاعات در حافظه‌ای به نام (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) CMOS ذخیره می‌شوند.

تاریخ و زمان کامپیوتر به صورت باینری و با استفاده از سیستم شمارش RTC (Real-Time Clock) نگهداری می‌شود. این سیستم شمارش، مستقل از سیستم‌عامل و حافظه کامپیوتر است و از منبع باتری مستقل تغذیه می‌شود تا بتواند در صورت قطع برق، اطلاعات تاریخ و زمان را حفظ کند.

بعضی از بایوس‌ها اجازه دستکاری در تاریخ و زمان را به کاربر می‌دهند، در حالی که برخی دیگر اجازه تغییرات توسط کاربر را نمی‌دهند و تنها به صورت خواندنی نمایش داده می‌شوند. همچنین، در بعضی از سیستم‌ها، برنامه‌هایی وجود دارد که با روشن شدن کامپیوتر، تاریخ و زمان سیستم را از منبع خارجی مانند سرورهای اینترنتی بروزرسانی می‌کند.

توجه داشته باشید تولیدکنندگان سخت‌افزار می‌توانند تغییراتی در بایوس‌ها اعمال کرده و ویژگی‌های خاص خود را برای سیستم‌عامل و سخت‌افزارهای خود اضافه کنند. به همین دلیل شاهد تفاوت‌هایی در بایوس مادربرد‌ های مختلف هستیم.

بایوس چه کاری انجام می‌دهد و فعالیت اصلی آن چیست؟

BIOS پس از روشن شدن کامپیوتر سخت‌افزار کامپیوتر را شناسایی، پیکربندی، تست و به سیستم عامل متصل می‌کند.

بایوس ابتدا به تشخیص و شناسایی قطعات اصلی کامپیوتر مانند پردازنده، رم، حافظه ذخیره‌سازی سیستم و گرافیک می‌پردازد. این اطلاعات به سیستم عامل داده میشود تا قطعات رو تشخیص بده و  تنظیمات وابسته به سخت‌افزار را انجام دهد.

در انتها بعد از تشخیص و شناسایی سخت‌افزارها، بایوس مسئول راه‌اندازی سیستم عامل است. این به این معناست که بایوس Bootloader را لود کرده و سپس برنامه سیستم عامل را در حافظه اجرا می‌کند.

به جز فرایندی که به راه‌اندازی سیستم‌عامل ختم می‌شود، بایوس فعالیت‌های دیگری هم انجام می‌دهد. از این فعالیت‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

فعال یا غیرفعال سازی برخی ‌ویژگی‌های قطعات اصلی:

برای مدیریت قطعات سخت‌افزاری کامپیوتر امکان فعالسازی یا غیرفعال‌سازی برخی از ویژگی‌ها در بایوس وجود دارد. برای مثال می‌توان به فعال یا غیرفعال کردن قابلیت Intel-VT، پورت‌های USB، اوورکلاک(overclocking) ، XMP و یا حالت Secure Boot اشاره کرد.

ارتباط با قطعات جانبی:

BIOS با سخت‌افزارهایی نظیر صفحه‌کلید، موس، مانیتور، پرینتر و دستگاه‌های USB ارتباط برقرار می‌کند. این کار با استفاده از درایورهای سخت‌افزارها انجام می‌شود و برای کمک به سیستم عامل در تعامل با این دستگاه‌ها ضروری است.

ارائه خطاهای سخت‌افزاری و نشان دادن پیغام مربوطه بر روی صفحه نمایش:

این امر به کاربر کمک می‌کند تا BIOS به راحتی عیب یابی کند و اقدامات لازم را برای جلوگیری از هک انجام دهد.

تنظیمات بوت:

تنظیمات بوت برای اولویت‌بندی بارگیری سیستم‌عامل از روی دستگاه‌های ذخیره‌سازی مختلف (مانند هارد دیسک، فلش درایو و …) امکان‌پذیر است.

انواع بایوس

بیشتر کامپیوترها از دو نوع بایوس Legacy BIOS و UEFI استفاده می‌کنند.

Legacy BIOS:

BIOS مبتنی بر Legacy برای چندین دهه مورد استفاده قرار گرفته است. اولین بار در اوایل دهه 1980 معرفی شد و هنوز در بسیاری از کامپیوترهای قدیمی رایج است. همچنین با معماری 16 بیتی و محدودیت آدرس دهی 1 بیت کار می‌کند. این نوع بایوس از سیستم فایل FAT و پارتیشن بندی MBR (Master Boot Record) برای سیستم‌عامل و برنامه‌ها استفاده می‌کند. یه همین دلیل به کاربر اجازه نمی‌دهد درایوهای بزرگتر از 2 ترابایت را مدیریت کند.

رابط کاربری ساده‌ای به صورت منوهای متنی دارد و با سخت‌افزار‌های قدیمی سازگار تر است.

(Unified Extensible Firmware Interface) UEFI:

UEFI قابلیت های زیادی نسبت به Legacy BIOS دارد. این قابلیت‌ها شامل رابط گرافیکی بهتر، پشتیبانی از سیستم‌فایل‌های متعدد، امنیت پیشرفته‌تر، سازگاری بهتر با سخت‌افزار‌های امروزی، عملکرد بهتر در حفاظت از نرم‌افزار بوت و آپدیت بایوس از روی اینترنت می‌باشد.

به جز Legacy BIOS و UEFI که بیشتر درباره آن‌ها صحبت شده است و دستگاه‌های بیشتری را پوشش می‌دهند بایوس‌های دیگری مانند Coreboot و Open Firmware نیز وجود دارد.

Coreboot  که در گذشته با نام LinuxBIOS شناخته می‌شد، یک جایگزینی رایگان و متن باز(open source) برای بایوس‌های دیگر است. به گونه‌ای طراحی شده است که سبک، سریع و برای سیستم‌ها، سرورها و دستگاه‌های محاسباتی تخصصی قابل تنظیم و ایده‌آل باشد.

Coreboot از طیف وسیعی از پلتفرم‌های سخت‌افزاری پشتیبانی می‌کند و می‌توان آن را به گونه‌ای سفارشی کرد که فقط شامل اجزای ضروری سیستم باشد که زمان بوت را کاهش ‌دهد و عملکرد کلی سیستم را بهبود ببخشد. علاوه بر این، Coreboot به دلیل شفافیت و توانایی سفارشی‌سازی در جامعه منبع باز محبوبیت پیدا کرده است.

همچین Open Firmware که با نام OpenBoot نیز شناخته می‌شود، نوعی بایوس است که عمدتاً برای استفاده در رایانه های مبتنی بر PowerPC اپل توسعه یافته است.

چگونه وارد بایوس شویم؟

رایج ترین راه برای وارد شدن به پنل بایوس این است که بعد از روشن کردن سیستم، هنگامی که لوگوی سازنده مادربرد را مشاهده کردید بر روی کلید وارد شدن به بایوس کلیک کنید. این کلید در مادربرد‌های مختلف متفاوت است و تنها با جست و جو در اینترنت می‌توانید آن کلید را بیابید. معمولا از کلید‌های F2، F10،F12 و Del برای اینکار استفاده می‌شود.

راه بهتری هم برای وارد شدن به این پلن در ویندوز وجود دارد. شما می‌توانید کلید Shift را نگه دارید و سیستم خود را Restart کنید. حال صفحه آبی رنگی ظاهر می‌شود که شامل گزینه‌های زیادی می‌باشد. به ترتیب از میان گزینه‌ها Troubleshoot\Advanced Options\UEFI Firmware Settings این مراحل را طی کنید تا وارد بایوس شوید.

اگر شما جز افرادی هستید که به مباحث اکتیو و پسیو شبکه علاقه دارید و مشتاق هستید که در حوزه ی سخت افزار و شبکه های کامپیوتری، اطلاعات کسب کنید، محتوای تیم مستر خطیب را دنبال کنید و با ارائه نظر، ما را در بهبود و ارتقای کیفیت مطالب یاری کنید.

هم چنین، در دوره ۰ تا ۱۰۰ اسمبل و سخت افزار، علاوه بر آشنایی کامل با قطعات سخت افزاری، به موارد بیشتری درمورد سخت افزار، مانند انتخاب درست قطعات برای سیستم، محاسبه پهنای باند و گلوگاه آنها، نصب (اسمبل) و راه اندازی و عیب یابی و.. پرداخته می شود.