توضیح کامل بایوس و قطعه CMOS

دوستان و همراهان همیشگی سخت افزار،اینبار نیز با یکی از مباحث جذاب سخت افزاری در خدمت شما هستیم.در این مطلب شما را با تفاوت و کاربردهای CMOS و Bios آشنا خواهیم کرد.با ما همراه باشید.

بایوس یا سامانه ورودی/خروجی پایه به مجموعه‌ای از رویه‌ها یا برنامه‌های ذخیره شده در تراشه حافظه فقط خواندنی یا رام ROM در کامپیوترها گفته می شود. این برنامه‌ها همه عملکردهای ورودی-خروجی را اداره می‌کنند. وجود این برنامه‌ها در کامپیوتر موجب می‌شود که برنامه‌های کاربردی به طور مستقیم برای کنترل سخت افزار، برنامه نداشته باشند و از سرویسهای کامپیوتر استفاده کنند. بایوس یک سستم، نخستین کدی است که هنگام روشن کردن آن اجرا می‌شود و وظیفه ابتدایی آن بارگذاری و آغاز کردن سیستم عامل است.وقتی کامپیوتر روشن می‌شود، نخستین کار بایوس، تشخیص قطعات سیستم مانند کارت گرافیکی، صفحه کلید و ماوس، ذخیره سازها، درایو های ODD و سایر سخت افزارهاست. بایوس سپس نرم‌افزاری را که در ODD و یا پورت USB برای بالاآمدن یا بوت شدن ذخیره شده، تشخیص داده و آنرا اجرا می‌کند.

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. همه مادربردها شامل یک چیپ مخصوص هستند که بر روی آن نرم‌افزاری قرار دارد که BIOS یا ROM BIOS نامیده می‌شود.

برنامه ریزی بایوس

در کامپیوترهای امروزی، 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 برنامه‌ریزی 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.این روزها،کپانی ها برنامه هایی ویژه ای را برای بروزرسانی نرم افزاری انجام می دهند.در نهایت برنامه ریزی یک بایوس به شیوه های فقط نرم افزاری،اقدامی است که این روزهای بسیاری از کاربران توانایی انجام را دارا هستند.اما در صورت بروز نقص فنی در این قطعه،از آنجایی که عموما شاهد IC های ROM هستیم،Reprogram آنها به وسیله تکنسین های کارآزموده و همچنین دستگاه Programer صورت می پذیرد.

آسیب ها و امنیت

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 خارجی (مانند ODD 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.

بایوس ها نیز از بدافزار و ویروس ها در امان نیستند.ویروس هایی برای این میان افزار طراحی شده است،به منظور از کار انداختن،دزدی از اطلاعات اصلی و حمله به دیگر به سخت افزارها است.به عبارت دیگر انواعی از بدافزاهای بایوس وجود دارند که برای مقاصد ترکیبی مورد استفاده قرار می گیرند.

اورکلاکینگ (Overclocking)

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.نه تنها پردازنده مرکزی،بلکه کلاک یا فرکانس بسیاری از سخت افزارهای اصلی به بایوس مرتبط است.اوکلاک خصوصا در زمینه پردازنده و حافظه رم،به بایوس مربوط است.این مقوله تا به آنجا مهم است که در برخی از مادربردها شاهد Firmware مجزا برای اورکلاک هستیم.

بایوس و CMOS چه تفاوتی دارند؟

اکثر افراد BIOS را با CMOS  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.در 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.

در نتیجه CMOS بستر اصلی نرم افزار بوده و به این دو بخش یک میان افزار را تشکیل می دهند.قطعه ای کوچک اما بسیار مهم.

در قسمت بعد به توضیح UEFI خواهیم پرداخت.