بایوس چیست؟ کوچک اما نبض حیات سیستم

- فایل گپ

بایوس چیست؟

BIOS یا (basic input/output system) برنامه ای است که ریزپردازنده کامپیوتر برای راه اندازی سیستم رایانه پس از روشن شدن از آن استفاده می کند. همچنین جریان داده بین سیستم عامل رایانه (OS) و دستگاههای متصل مانند هارد دیسک ، آداپتور ویدئو یا کارت گرافیک، صفحه کلید ، ماوس و چاپگر و غیره را مدیریت می کند.

تاریخچه بایوس

اصطلاح BIOS برای اولین بار در سال 1975 توسط دانشمند کامپیوتر آمریکایی گری کیلدال مطرح شد. BIOS در سال 1981 در اولین رایانه شخصی IBM گنجانده شد و در سالهای آینده محبوبیت خود را در سایر رایانه های شخصی به دست آورد و تا مدتی جزء لاینفک کامپیوترها شد .

با این حال ، از محبوبیت BIOS در سال های اخیر به دلیل ظهور فناوری جدیدتری به نام رابط سیستم عامل توسعه پذیر یکپارچه (UEFI) کاسته شد. اینتل در سال 2017 برنامه ای را برای بازنشستگی پشتیبانی از سیستم های BIOS قدیمی تا سال 2020 اعلام کرد و UEFI را جایگزین آنها کرد. این امر موجب شد که اکنون تمامی مادربرد های جدید مجهز به فناوری UEFI باشند اما این فناوری زیر مقدار زیادی از قابلیت های خود را از BIOS کلاسیک به ارث برده است .

نسخه های اولیه چیپ بایوس - فایل گپ

نسخه های اولیه چیپ بایوس

موارد استفاده از بایوس

کاربرد اصلی BIOS این است که به عنوان یک واسطه بین سیستم عامل ها و سخت افزاری که بر روی آن کار می کنند عمل کند. BIOS از لحاظ تئوری همیشه واسطه بین ریزپردازنده و اطلاعات و جریان داده میان دستگاه ورودی/خروجی است. اگرچه ، در برخی موارد ، BIOS می تواند ترتیب جریان مستقیم داده ها را از طریق دستگاه ها ، مانند کارت های ویدئو ، به حافظه ، که نیاز به جریان سریعتر داده ها را دارند را نیز بدهد و یک گذرگاه داده سریع تر برای پردازش های تصویری و مواردی شبیه به این را ایجاد کند.

بایوس چگونه کار می کند؟

BIOS همراه با رایانه ، به عنوان یک برنامه اولیه در تراشه ای روی مادربرد ارائه می شود و بر خلاف سیستم عامل هایی مانند Windows یا iOS که می تواند توسط سازنده یا فروشنده از قبل نصب شود و یا اینکه توسط کاربر نصب یا تعویض شود قابل تغییر نیست. البته لازم به ذکر است که برنامه BIOS بر روی یک تراشه EPROM در مادربرد ذخیره شده است که قابلیت پاک کردن و نوشتن را دارد، اما مانند سیستم عامل ها قابلیت تغییرات کلی را ندارد زیرا بدون عملکرد صحیح در BIOS یک سیستم کامپیوتری قابلیت روشن شدن را نیز نخواهد داشت.

وقتی کاربران کامپیوتر خود را روشن می کنند ، ریزپردازنده کنترل را به برنامه BIOS منتقل می کند ، و برنامه BIOS پیکربندی های اولیه که در ادامه توضیح داده میشود را انجام داده و سیستم را اماده کار مینماید و سپس کنترل را به پردازنده میدهد .

هنگامی که BIOS کامپیوتر را بوت ( شروع به راه اندازی اولیه ) می کند، ابتدا تعیین می کند که آیا همه پیوست های لازم در محل کارکرده یا فعال هستند یا خیر مانند برخی از سخت افزار های لازم برای شروع کار سیستم.

هر قطعه سخت افزاری که شامل فایلهایی باشد که کامپیوتر برای شروع به کار به آن نیاز دارد ، دستگاه بوت نامیده می شود مانند هارد دیسک ، دیسکت یا سی دی رام . پس از آزمایش و اطمینان از عملکرد دستگاه های بوت ، BIOS سیستم عامل – یا قسمت های کلیدی آن – را از طریق هارد دیسک یا دیسکت (دستگاه بوت) در حافظه دسترسی تصادفی (RAM) رایانه بارگذاری می کند.

- فایل گپ

چهار عملکرد اصلی بایوس

BIOS بلافاصله پس از روشن شدن رایانه ، سخت افزار رایانه را شناسایی ، پیکربندی ، آزمایش و به هم متصل می کند. ترکیب این مراحل را فرآیند بوت می نامند.

این وظایف هر کدام توسط چهار عملکرد اصلی BIOS انجام می شود:

  1. خودآزمایی هنگام روشن شدن (POWER-ON SELF-TEST) که به اختصار (POST) گفته مشود، سخت افزار کامپیوتر را قبل از بارگیری سیستم عامل آزمایش می کند.
  2. لودر بوت استرپ. که به وسیله آن محل سیستم عامل ، نوع سیستم عامل و نیاز مندی های اولیه سیستم عامل را تعیین می کند.
  3. نرم افزار/درایورها، در این مرحله نرم افزار و درایورهایی که با سیستم عامل یکبار اجرا می شوند را پیدا می کند.
  4. راه اندازی نیمه هادی اکسید فلز (CMOS).  یک برنامه پیکربندی است که کاربران را قادر می سازد تا سخت افزار و تنظیمات سیستم را تغییر دهند. CMOS نام حافظه غیر فرار BIOS است.

دسترسی به بایوس

به وسیله BIOS ، سیستم عامل و برنامه های کاربردی که از طریق سیستم عامل اجرا میشوند نیاز به درک جزئیات دقیق ، مانند آدرس سخت افزار کامپیوتر، دستگاه های ورودی/خروجی متصل و سایر موارد ندارند و هنگامی که جزئیات دستگاه و سخت افزار تغییر می کند، فقط برنامه BIOS باید تغییر کند.

گاهی اوقات ، این تغییر را می توان در هنگام راه اندازی سیستم ایجاد کرد و یا اینکه بایوس در هنگام راه اندازی اولیه با بررسی سخت افزار این تغییرات را ثبت و در هر زمان در اختیار سیستم عامل یا برنامه ها قرار میدهد.

ورود به تنظیمات بایوس - فایل گپ

ورود به تنظیمات بایوس

کاربران می توانند به BIOS دسترسی داشته باشند و آن را از طریق BIOS Setup Utility پیکربندی کنند. دسترسی به BIOS Setup Utility بسته به رایانه مورد استفاده متفاوت است. با این حال ، مراحل زیر به طور کلی کاربران را قادر می سازد تا از طریق Setup Utility به BIOS دسترسی پیدا کرده و پیکربندی کنند:

ورود به تنظیمات بایوس :

  • کامپیوتر را ریست یا خاموش کنید.
  • هنگامی که کامپیوتر دوباره روشن می شود ، به دنبال پیامی باشید که می گوید “ورود به راه اندازی” یا چیزی مشابه (BIOS SETUP) . همراه آن پیام به کلیدهایی اشاره میشود که کاربر باید برای وارد شدن به بخش پیکربندی سیستم  آنها را فشار دهد. در اینجا یک پیام مثال وجود دارد که ممکن است یک کاربر ببیند: “[Del] را فشار دهید تا وارد تنظیمات BIOS شوید.” برخی از کلیدهایی که اغلب استفاده می شوند عبارتند از Del ، Tab ، Esc و هر یک از کلیدهای عملکرد (F1-F12).
  • با مشاهده درخواست ، کلید مشخص شده را سریع فشار دهید. زیرا چند ثانیه بیشتر فرصت ندارید.

پس از ورود به BIOS Setup Utility ، کاربران می توانند تنظیمات سخت افزار را تغییر دهند ، تنظیمات حافظه را مدیریت کنند ، ترتیب بوت یا دستگاه بوت را تغییر دهند و رمز عبور BIOS را در میان سایر کارهای پیکربندی تنظیم کنند.

نمونه صفحه تنظیمات بایوس نسخه قدیمی - فایل گپ

نمونه صفحه تنظیمات بایوس نسخه قدیمی

امنیت بایوس

امنیت BIOS بخشی از امنیت سایبری است که نادیده گرفته می شود. با این حال، باید این مورد مدیریت شود تا در مقابل هکرها از اجرای کدها مخرب در سیستم عامل جلوگیری کند. گروه امنیتی Cylance، در سال 2017، نشان داد که چگونه اشکالات امنیتی بایوس های مدرن UEFI می تواند برنامه های باج افزار را در UEFI مادربرد فعال کرده و از سایر آسیب پذیری های BIOS  استفاده کند.

یکی دیگر از راه های منحصر به فرد ایجاد اختلال در بایوس شامل دستکاری پارامترهای Plundervolt در بایوس می باشد. Plundervolt می تواند برای خراب کردن منبع تغذیه کامپیوتر در زمان نوشتن داده ها در حافظه مورد استفاده قرار گیرد و باعث خطاهایی شود که منجر به شکاف های امنیتی می شود. اینتل یک پچ BIOS برای دفاع در برابر آن منتشر کرد.

سازندگان بایوس

BIOS ، در ابتدا متعلق به IBM بود. با این حال ، برخی از شرکت ها ، مانند Phoenix Technologies ، نسخه اصلی IBM را مهندسی معکوس کرده اند تا نسخه خود را ایجاد کنند. Phoenix ، با انجام این کار ، به شرکت های دیگر اجازه داد تا کلون های کامپیوتر IBM را ایجاد کنند و مهمتر از همه ، کامپیوترهای غیر IBM را ایجاد کنند که با BIOS کار می کنند. یکی از شرکت هایی که این کار را انجام داد Compaq بود.

امروزه همه تولیدکنندگان، مادربردهایی با تراشه های BIOS در خود را تولید می کنند. برخی از نمونه ها به شرح زیر است:

  • AMI
  • ایسوس
  • فاکس کان
  • هیولت پاکارد (HP)
  • ریکو

دانستن سازنده مادربرد مهم است زیرا ممکن است کاربران بخواهند درایورهای BIOS و چیپست خود  که سیستم عامل را قادر می سازد با سایر دستگاه های رایانه مانند کارت گرافیک کار کند را به آخرین نسخه ها به روز کنند. به روز رسانی درایور ممکن است عملکرد کامپیوتر را بهبود بخشد یا آسیب پذیری های امنیتی اخیر BIOS را وصله کند.

هر سازنده روش منحصر به فردی برای به روز رسانی این درایورها دارد. اما باید توجه کرد که برای بروزرسانی بایوس باید دانش کافی در این زمینه را داشته باشید زیرا همان طور که توضیح دادیم بایوس نبض سیستم بوده و اولین اشتباه در بروزرسانی یا پیکربندی آن میتواند آخرین اشتباه در طول عمر مفید مادربرد رایانه شما باشد . پس به نبض حیات بخش رایانه خود توجه کنید.

نمونه صفحه تنظیمات بایوس UEFI - فایل گپ

نمونه صفحه تنظیمات بایوس UEFI