BIOS

 يکی از متداولترين موارد کاربرد حافظه های Flash  ، استفاده از آنان در BIOS)Basic Input/Output System)  است . BIOS اين اطمينان را به عناصر سخت افزاری نظير : تراشه ها ، هارد يسک ، پورت ها ، پردازنده  و ... خواهد داد که به درستی عمليات خود را در کنار يکديگر انجام دهند.
هر کامپيوتر ( شخصی ، دستی ) دارای يک ريزپردازنده به عنوان واحد  پردازشگر مرکزی است . ريزپردازنده يک المان سخت افزاری  است .به منظور الزام پردازنده برای انجام يک عمليات خاص، می بايست مجموعه ای از دستورالعمل ها که نرم افزار ناميده می شوند، نوشته شده و در اختيار پردازنده قرار گيرند. در اين رابطه از دو نوع  نرم افزار استفاده می گردد :

• سيستم عامل : سيستم عامل مجموعه ای از خدمات مورد نياز برای اجرای يک برنامه  را فراهم می نمايد. ويندوز 98 ، 2000 و يا لينوکس نمونه هائی از سيستم های عامل موجود می باشند.

• برنامه های کاربردی : برنامه های کاربردی نرم افزارهائی هستند که به منظور تامين خواسته هائی خاصی طراحی و در اختيار کاربران  گذاشته می شوند. برنامه هائی نظير : Word ، Excel و ... نمونه هائی در اين زمينه می باشند .

BIOS در حقيقت نوع سومی از نرم افزارها می باشد که کامپيوتر به منظور عملکرد صحيح خود به خدمات آن نياز خواهد داشت.

خدمات ارائه شده توسط BIOS
نرم افزار BIOS دارای وطايف متعددی است . ولی بدون شک مهمترين وظيفه آن استقرار سيستم عامل در حافظه است . زمانی که کامپيوتر روشن  و ريزپردازنده سعی در اجرای اولين دستورالعمل های خود را داشته باشد ، می بايست دستورالعمل های اوليه از مکان ديگری در اختيار آن گذاشته شوند ( در حافظه اصلی کامپيوتر هنوز اطلاعاتی قرار نگرفته است ) . دستورالعمل های مورد نظر را  نمی توان از طريق سيستم عامل در اختيار پردازنده قرار داد، چراکه هنوز سيستم عامل در حافظه مستقر نشده و همچنان بر روی هارد ديسک است  . مشکل اينجاست که می بايست  با استفاده از روش هائی به پردازنده اعلام گردد که سيستم عامل را به درون حافظه مستقر تا در ادامه زمينه استفاده از خدمات سيستم عامل فراهم گردد. BIOS دستورالعمل های لازم را در اين خصوص ارائه خواهد کرد. برخی از خدمات متداولی که توسط  BIOS ارائه می گررد عبارتند از :

• يک برنامه تست با نام POST به منظور بررسی صحت عملکرد عناصر سخت افراری

• فعال کردن تراشه های BIOS مربوط به ساير کارت های نصب شده در سيستم نظير : کارت گرافيک و يا کنترل کننده SCSI

• مديريت مجموعه ای از تنظيمات مرتبط با هارد ديسک،Clock و ...

BIOS  ، نرم افزاری خاص است که به عنوان اينترفيس ( ميانجی ) بين عناصر اصلی سخت افزارهای نصب شده بر روی سيستم و سيستم عامل ايفای وظيفه می نمايد. نرم افزار فوق اغلب در حافظه هائی از نوع Flash و به صورت يک تراشه بر روی برد اصلی نصب می گردد. در برخی حالات تراشه فوق يک نوع خاص  از حافظه ROM خواهد بود.

زمانی که  کامپيوتر روشن می گردد،  خدمات متنوعی توسط BIOS ارائه می گردد :

• بررسی محتويات CMOS برای آگاهی از تنظيمات خاص انجام شده

• لود کردن درايورهای استاندارد و Interrupt handlers

• مقدار دهی اوليه ريجسترها و مديريت Power

• اجرای برنامه POST  به منظور اطمينان از صحت عملکرد عناصر سخت افزاری

• تشخيص درايوی که سيستم می بايست از طريق آن راه اندازی (Booting)  گردد.

• مقدار دهی اوليه برنامه مربوط به استقرار سيستم عامل در حافظه (Bootstrap)

اولين موردی را که BIOS بررسی خواهد کرد، اطلاعات ذخيره شده در يک نوع حافظه RAM با ظرفيت 64 بايت است . اطلاعات فوق  بر روی تراشه ای با نام CMOS)Complementry metal oxid semiconductor) ذخيره می گردند. CMOS شامل جزئيات اطلاعات در رابطه با سيستم بوده و درصورت بروز هر گونه تغييردر سيستم، اطلاعات فوق نيز تغيير خواهند کرد. BIOS از اطلاعات فوق به منظور تغيير و جايگزينی مقادير پيش فرض خود استفاده می نمايد.
Interrupt handlers نوع خاصی از نرم افزار است  که به عنوان يک مترجم بين  عناصر سخت افزاری و سيستم عامل ايفای وظيفه می نمايد.مثلا" زمانی که شما کليدی را برروی صفحه کليد فعال می نمائيد، سيگنال مربوطه، برای Interrupt handler صفحه کليد ارسال می گردد تا از اين طريق به پردازنده اعلام شود  که کداميک از کليدهای صفحه کليد فعال شده اند.
درايورها يک نوع خاص ديگر از نرم افزارها می باشند که مجموعه عمليات مجاز بر روی يک دستگاه را تبين و راهکارهای ( توابع ) مربوطه را ارائه خواهند. اغلب دستگاه های  سخت افزاری نظير: صفحه کليد، موس ، هارد  و فلاپی درايو دارای درايورهای اختصاصی خود می باشند. با توجه به اينکه BIOS به صورت دائم  با سيگنال های ارسالی توسط عناصر سخت افزاری مواجه است ، معمولا" يک نسخه از آن در حافظه RAM تکثير خواهد شد.

راه اندازی ( Booting) کامپيوتر
پس از روشن کردن کامپيوتر، BIOS بلافاصله عمليات خود را آغاز خواهد کرد. در اغلب سيستم ها ،  BIOS  در زمان انجام عمليات مربوطه پيام هائی را نيز نمايش می دهد ( ميزان حافظه، نوع هارد ديسک و ...) به منظور آماده سازی کامپيوتر برای ارائه خدمات به کاربران، BIOS مجموعه ای از عمليات را انجام می دهد. پس از بررسی  و آگاهی از تنظيمات موجود در CMOS و استقرار Interrupt handler در حافظه RAM ،  کارت گرافيک بررسی می گردد. اغلب کارت های گرافيک ، دارای BIOS اختصاصی خود می باشند که حافظه و پردازنده مربوط به کارت گرافيک را مقدار دهی اوليه می نمايد. در صورتی که BIOS اختصاصی برای کارت گرافيک وجود نداشته باشد از درايور استانداری که در ROM ذخيره شده است ، استفاده و درايو مربوطه فعال خواهد شد ( درايور استاندارد کارت گرافيک )  در ادامه BIOS نوع راه اندازی ( راه اندازی مجدد  (Rebbot)   و يا راه اندازی اوليه  (Cold Boot ) را تشخيص خواهد داد .برای تشخيص اين موضوع ، از محتويات آدرس 0000:0472  حافظه  استفاده می گردد. در صورتی که در آدررس فوق مقدار  123h موجود باشد ، نشاندهنده  "راه اندازی مجدد" بوده و برنامه BOIS  ، تست  حافظه را انجام نخواهد داد. در غير اينصورت ( در صورت وجود هر مقدار ديگر در آدرس فوق )  يک "راه اندازی اوليه " تلقی می گردد. در اين حالت تست حافظه انجام خواهد شد.  در ادامه پورت های سريال و USB برای اتصال صفحه کليد وموس بررسی خواهند شد. در مرحله بعد  کارت های PCI نصب شده بر روی سيستم بررسی می گردند. در صورتی که در هر يک از مراحل فوق BIOS با اشکالی برخورد نمايد با نواختن چند Beep معنی دار، مورد خطاء را اعلام خواهد کرد. خطاهای اعلام شده اغلب به سخت افزار سيستم مربوط می گردد.
برنامه BIOS اطلاعاتی در رابطه با نوع پردازنده ، فلاپی درايو ، هارد ديسک ، حافظه تاريخ و شماره ( ورژن ) برنامه BIOS ، نوع صفحه نمايشگر را نمايش خواهد داد. در صورتيکه بر روی سيستم از آداپتورهای SCSI استفاده شده باشد ،  BIOS  درايور مربوطه آن را از BIOS اختصاصی آداپتور فعال و BIOS مربوطه اطلاعاتی را در رابطه با آداپتور SCSI نمايش خواهد داد. در ادامه برنامه BIOS  نوع درايوی را که می بايست فرآيند انتقال سيستم عامل از آن آغاز گردد را تشخيص خواهد داد. برای نيل به هدف فوق از تنظيمات موجود در CMOS استفاده می گردد. اولويت درايو مربوطه برای بوت سيستم متغير و به نوع سيستم بستگی دارد. اولويت فوق می تواند شامل مواردی نظير : A,C,CD و يا C,A,CD و ... باشد.(A نشاندهنده فلاپی درايو  C نشاندهنده  هاردديسک  و CD نشاندهنده درايو CD-ROM است ) در صورتيکه درايو مشخص شده شامل برنامه های سيستم عامل نباشد ، پيام خطائی نمايش داده خواهد شد. (Non System disk or disk error )

پيکربندی BIOS
در بخش قبل اشاره گرديد که BIOS در موارد ضروری از تنظيمات ذخيره شده در CMOS استفاده می نمايد. برای تغيير دادن تنظيمات مربوطه می بايست برنامه پيکربندی CMOS فعال گردد. برای فعال کردن برنامه فوق می بايست در زمان راه اندازی سيستم کليدهای خاصی را فعال تا زمينه استفاده از برنامه فوق فراهم گردد. در اغلب سيستم ها  به منظور فعال شدن برنامه پيکربندی، می بايست  کليد Esc يا  Del  يا F1 يا F2 يا Ctrl-Esc يا Ctrl-Alt-Esc را فعال نمود ( معمولا" در زمان راه اندازی سيستم نوع کليدی که فعال نمودن  آن باعث اجرای برنامه پيکربندی می گردد، به صورت يک پيام بر روی صفحه نمايشگر نشان داده خواهد شد ). پس از فعال شدن برنامه پيکربندی با استفاده از مجموعه ای از گزينه های می توان اقدام به تغيير پارامترهای مورد نظر کرد. تنظيم تاريخ و زمان سيستم ، مشخص نمودن اولويت درايو بوت، تعريف يک رمز عبور برای سيستم ، پيکربندی درايوها ( هارد، فلاپی ، CD) و ... نمونه هائی از گزينه های موجود در اين زمينه می باشند. در زمان تغيير هر يک از تنظيمات مربوطه در CMOS می بايست دقت لازم را بعمل آورد چراکه در صورتی که عمليات به درستی انجام نشود ، سيستم ممکن است با مشکل مواجه شود . 

BIOS از تکنولوژی CMOS به منظور ذخيره کردن تنظيمات مربوطه استفاده می نمايد . در اين تکنولوژی يک باتری کوچک ليتيوم،  انرژی لازم برای نگهداری اطلاعات به مدت چندين سال را فراهم می نمايد.

ارتقاء  برنامه BIOS
تغيير برنامه BIOS بندرت انجام می گيرد. ولی در مواردی که سيستم قديمی باشد، ارتقاء BIOS ضروری خواهد بود.با توجه به اينکه BIOS در نوع خاصی از حافظه ROM ذخيره می گردد، تغيير و ارتقاء آن مشابه ساير نرم افزارها نخواهد بود. بدين منظور به يک برنامه خاص نياز است . برنامه های فوق از طريق توليد کنندگان کامپيوتر و يا BIOS عرضه می گردند. در زمان راه اندازی  سيستم می توان تاريخ ، شماره و نام توليد کننده BIOS را مشاهده نمود. پس از مشخص شدن نام سازنده  BIOS ، با مراجعه به وب سايت سازنده ، اطمينان حاصل گردد که برنامه ارتقاء BIOS از طرف شرکت مربوطه عرضه شده است . در صورتی که برنامه موجود است ، می توان  آن را Download نمود. پس از دريافت فايل مربوطه،  آن را بر روی ديسکت قرار داده و سيستم را با استفاده از آن راه اندازی می نمائيم . در اين حالت برنامه موجود بر روی ديسکت، BIOS قديمی را پاک و اطلاعات جديد را در BIOS می نويسد. در زمان ارتقاء BIOS حتما" می بايست به اين نکته توجه گردد که از نسخه ای که کاملا"  با سيستم سازگاری دارد، استفاده گردد در غير اينصورت BIOS با اشکال مواجه شده  و امکان راه اندازی سيستم وجود نخواهد داشت !