Bios

      یکی از متداولترین موارد کاربرد حافظه های Flash  ، استفاده از آنان درBasic Input/Output system BIOS  است .  BIOS این اطمینان را به عناصر سخت افزاری نظیر:    تراشه ها، هارد یسک ، پورت ها، پردازنده  و ... خواهد داد که بدرستی عملیات خود را در کنار یکدیگر انجام دهند.

     هر کامپیوتر ( شخصی ، دستی ) دارای یک ریزپردازنده بعنوان واحد  پردازشگر مرکزی است . ریزپردازنده یک المان سخت افزاری  است .بمنظور الزام پردازنده برای انجام یک عملیات خاص، می بایست مجموعه ای از دستورالعمل ها که نرم افزار نامیده می شوند نوشته شده و در اختیار پردازنده قرار گیرد.  از دو نوع  نرم افزار استفاده می گردد :

-  سیستم عامل : سیستم عامل مجموعه ای از خدمات مورد نیاز برای اجرای یک برنامه  را فراهم می نماید.  ویندوز 98 ، 2000 و یا لینوکس نمونه هائی از سیستم های عامل  می باشند.

-  برنامه های کاربردی : برنامه های کاربردی نرم افزارهائی هستند که بمنظور تامین خواسته های خاصی طراحی و در اختیار کاربران  گذاشته می شوند. برنامه هائی نظیر : Word ، Excel و ... نمونه هائی از این نوع نرم افزارها می باشند.

 BIOS در حقیقت نوع سومی از نرم افزارها بوده که کامپیوتر به منظور عملکرد صحیح خود به آن نیاز خواهد داشت.

خدمات ارائه شده توسط BIOS

     نرم افزار BIOS دارای وظایف متعددی است . ولی بدون شک مهمترین وظیفه آن استقرار سیستم عامل در حافظه است . زمانیکه کامپیوتر روشن  و ریزپردازنده سعی در اجرای اولین دستورالعمل های خود را داشته باشد ، می بایست دستورالعمل های اولیه ازمکان دیگر در اختیار آن گذاشته شوند ( در حافظه اصلی کامپیوتر هنوز اطلاعاتی قرار نگرفته است ) دستورالعمل های مورد نظر را  نمی توان از طریق سیستم عامل در اختیار پردازنده قرار داد چراکه هنوز سیستم عامل در حافظه مستقر نشده و همچنان بر روی هارد دیسک است . مشکل اینجاست که می بایست  با استفاده از روشهائی به پردازنده اعلام گردد که سیستم عامل را به درون حافظه مستقر تا در ادامه زمینه استفاده از خدمات سیستم عامل فراهم گردد. BIOS دستورالعمل های لازم را در این خصوص ارائه خواهد کرد. برخی از خدمات متداول  که BIOS ارائه می دهد ، بشرح زیر می باشد:

-  یک برنامه تست با نام POST بمنظور بررسی صحت عملکرد عناصر سخت افزاری

 - فعال کردن تراشه های BIOS مربوط به سایر کارت های نصب شده در سیستم نظیر : کارت گرافیک و یا کنترل کننده SCSI

-  مدیریت مجموعه ای از تنظیمات در رابطه با هارد دیسک،Clock  و ...

BIOS   ، یک نرم افزار خاص است که به عنوان اینترفیس ( میانجی ) بین عناصر اصلی سخت افزارهای نصب شده بر روی سیستم و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید.نرم افزار فوق اغلب در حافظه هائی از نوع  Flashو بصورت یک تراشه بر روی برد اصلی نصب می گردد. در برخی حالات تراشه فوق یک نوع خاص  از حافظه ROM خواهد بود.

     زمانیکه کامپیوتر روشن می گردد BIOS عملیات متفاوتی را انجام خواهد داد:

-  بررسی محتویات CMOS برای آگاهی از تنظیمات خاص انجام شده

 - لود کردن درایورهای استاندارد و Interrupt handlers

 - مقدار دهی اولیه رجیسترها و مدیریت Power

 - اجرای برنامه POST  بمنظور اطمینان از صحت عملکرد عناصر سخت افزاری

 - تشخیص درایوی که سیستم می بایست از طریق آن راه اندازی (Booting)  گردد.

 - مقدار دهی اولیه برنامه مربوط به استقرار سیستم عامل در حافظه (Bootstrap)

     اولین موردی را که BIOS بررسی خواهد کرد، اطلاعات ذخیره شده در یک نوع حافظه RAM   با ظرفیت 64 بایت است . اطلاعات فوق  بر روی تراشه ای با نام CMOS (Complementry metal oxid semiconductor)  ذخیره می گردند. CMOS شامل اطلاعات جزئی در رابطه با سیستم بوده و درصورت بروز هر گونه تغییردر سیستم، اطلاعات فوق نیز تغییر خواهند کرد. BIOS از اطلاعات فوق بمنظور تغییر و جایگزینی مقادیر پیش فرض خود استفاده می نماید.

Interrupt handlers       نوع خاصی از نرم افزار بوده که بعنوان یک مترجم بین  عناصر سخت افزاری و سیستم عامل ایفای وظیفه می نماید.مثلا" زمانیکه شما کلیدی را برروی صفحه کلید فعال می نمائید، سیگنال مربوطه، برای Interrupt handler صفحه کلید ارسال شده تا از این طریق به پردازنده اعلام گردد که کدامیک از کلیدهای صفحه کلید فعال شده اند.

      درایورها یک نوع خاص دیگر از نرم افزارها بوده که مجموعه عملیات مجاز بر روی یک دستگاه را تبین و راهکارهای ( توابع ) مربوطه را ارائه خواهند. اغلب دستگاه های  سخت افزاری نظیر: صفحه کلید، موس، هارد  و فلاپی درایو دارای درایورهای اختصاصی خود می باشند. با توجه به اینکه BIOS بصورت دائم  با سیگنال های ارسالی توسط عناصر سخت افزاری مواجه است ، معمولا" یک نسخه از آن در حافظه RAM تکثیر خواهد شد.

راه اندازی  بوتینگ ،( Booting )  کامپیوتر

     پس از روشن کردن کامپیوتر، BIOS بلافاصله عملیات خود را آغاز خواهد کرد. در اغلب سیستم ها ،  BIOS  در زمان انجام عملیات مربوطه پیام هائی را نیز نمایش می دهد(میزان حافظه، نوع هارد دیسک و ...) به منظور آماده سازی کامپیوتر برای ارائه خدمات به کاربران، BIOS  مجموعه ای از عملیات را انجام می دهد. پس از بررسی  و آگاهی از تنظیمات موجود در CMOS و استقرار Interrupt handler در حافظه RAM ،  کارت گرافیک بررسی می گردد. اغلب کارت های گرافیک ، دارای BIOS اختصاصی بوده که حافظه و پردازنده مربوط به کارت گرافیک را مقدار دهی اولیه می نماید. در صورتیکه BIOS اختصاصی برای کارت گرافیک وجود نداشته باشد از درایور استانداری که در ROM ذخیره شده است ، استفاده و درایو مربوطه فعال خواهد شد ( درایور استاندارد کارت گرافیک ) ( در ادامه BIOS نوع راه اندازی ( راه اندازی مجدد  (Rebbot)   و یا راه اندازی اولیه  (Cold Boot ) را تشخیص خواهد داد .برای تشخیص موضوع فوق، از محتویات آدرس 0000:0472  حافظه  استفاده می گردد. در صورتیکه در آدرس فوق مقدار  123 h موجود باشد ، بمنزله "راه اندازی مجدد" بوده و برنامه BOIS   بررسی  صحت عملکرد حافظه را انجام نخواهد داد. در غیر اینصورت ( در صورت وجود هر مقدار دیگر در آدرس فوق )  یک "راه اندازی اولیه " تلقی می گردد. در این حالت بررسی صحت عملکرد و سالم بودن حافظه انجام خواهد شد.  در ادامه پورت های سریال و USB برای اتصال صفحه کلید وموس بررسی خواهند شد. در مرحله بعد  کارت های PCI نصب شده بر روی سیستم بررسی می گردند. در صورتیکه در هر یک از مراحل فوق BIOS با اشکالی برخورد نماید با نواختن چند Beep معنی دار، مورد خطاء را اعلام خواهد کرد. خطاهای اعلام شده اغلب به موارد سخت افزار سیستم مربوط می گردد.  

     برنامه BIOS اطلاعاتی در رابطه با نوع پردازنده ، فلاپی درایو ، هارد دیسک ، حافظه تاریخ و شماره (ورژن) برنامه BIOS ، نوع صفحه نمایشگر را نمایش خواهد داد. در صورتیکه بر روی سیستم از آداپتورهای SCSI استفاده شده باشد ،  BIOS  درایور مربوطه آن رااز BIOS اختصاصی آداپتور فعال و BIOS اختصاصی اطلاعاتی را در رابطه با آداپتور SCSI نمایش خواهد داد. در ادامه برنامه BIOS  نوع درایوی را که می بایست فرآیند انتقال سیستم عامل از آن آغاز گردد را تشخیص خواهد داد. برای نیل به هدف فوق از تنظیمات موجود در CMOS استفاده می گردد. اولویت درایو مربوطه برای بوت سیستم متغیر و به نوع سیستم بستگی دارد. اولویت فوق می تواند شامل مواردی نظیر : A,C,CD و یا C,A,CD و ... باشد.(A نشاندهنده فلاپی درایو  C نشاندهنده  هارددیسک  و CD نشاندهنده درایو CD-ROM است ) در صورتیکه درایو مشخص شده شامل برنامه های سیستم عامل نباشد پیام خطائی نمایش داده خواهد شد. ( Non System disk or disk error )

پیکربندی BIOS

     در بخش قبل اشاره گردید که 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  به منظور فعال شدن  برنامه پیکربندی کلید Esc یا  Del  یا  F1 یا  F2  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 .