كمبيوتر وملحقاتهمواضيع العدد ٨

كيف يعمل نظام الـ BIOS؟

روابط إعلانية

إن أحد أهم استخدامات ذاكرة الفلاش (Flash memory) يكون في نظام الـ basic input/output system BIOS (نظام الدخل والخرج الأساسي) لجهازك، وهو موجود في كل كمبيوتر، حيث يتأكد الـBIOS من أن كل الشيبات Chips والأقراص الصلبة، والمنافذ بالإضافة إلى المعالج تعمل معاً وبشكل جيد.

تحتوي كل الكمبيوترات المكتبية والمحمولة على معالج صغري كوحدة معالجة مركزية، المعالج الصغرى هو قطعة صلبة (ليس برنامجاً)، وينفذ مجموعة من التعليمات تشكل الكيان المرن “البرمجيات”، وقد اعتدنا تصنيف البرمجيات حسب الاستخدام إلى نوعين مختلفين:

– نظام التشغيل Operating System: حيث يزود نظام التشغيل كمبيوترك بمجموعة من الخدمات لتشغيل التطبيقات، كما يزوده بواجهة تخاطبية مع المستخدم (من خلال النوافذ نص الأوامر)، وكمثال عن أنظمة التشغيل نجد نظام تشغيل linux وأنظمة windows.

– التطبيقات: مجموعة من البرمجيات التي تبرمج لإنجاز مهمة معينة، فكمبيوترك الآن يحوي على مستعرض، ومعالج النصوص، ومستعرض البريد الإلكتروني وغيرها الكثير، كما يمكنك شراء وتثبيت تطبيقات أخرى.

وظيفة الـ BIOS

روابط إعلانية

تحوي برمجية الـ BIOS عدداً من الوظائف المختلفة, ولكن أهم وظيفة هي تحميل نظام التشغيل، فعند تشغيل الكمبيوتر وتنفيذ المعالج لأول تعليمة من التعليمات المختزنة في الحاسب، فيجب أن يحصل على تلك التعليمة من مكان ما، وبالطبع لا يمكنه الحصول عليها من نظام التشغيل، لأن نظام التشغيل موجود على القرص الصلب، والمعالج لا يمكنه الحصول عليها بدون بعض التعليمات التي تخبره كيف يصل إلى القرص الصلب، حيث يقوم الـ BIOS بتزويد المعالج بتلك التعليمات.

بعض المهام الرئيسية التي ينجزها الـBIOS هي

– التشغيل والفحص الذاتي power-on self test POST حيث يتم فحص كل المكونات المادية في النظام والتأكد من أن كل شي يعمل بشكل سليم.

كيف يعمل نظام الـ BIOS؟– تفعيل شيبات BIOS أخرى موجودة على بعض أنواع الكروت المثبتة في الكمبيوتر، كمثال كروت الـ SCSI وكروت الرسوميات في الغالب يكون لها BIOS خاص.

– يزود نظام التشغيل ببعض الـ routines (برامج صغيرة مثل الاستدعاءات) ذات مستوى برمجي منخفض (بلغة التجميع) تستخدم لإدارة مختلف الأجهزة المادية- فهي تعطي الـ BIOS أسماءها وعناوينها، وتقوم بإدارة طرفيات مثل لوحة المفاتيح والشاشة والمنافذ التسلسلية والتفرعية، خاصةً في مرحلة الإقلاع.

– إدارة مجموعة إعدادات الأقراص الصلبة، والساعة وغيرها.

روابط إعلانية

الـ BIOS هو بالتعريف برنامج خاص يدير المكونات الرئيسية للكمبيوتر ونظام التشغيل، وهو عادةً يخزن على ذاكرة من نوع ذاكرة فلاش على لوحة الأم، ولكن في بعض الأحيان يخزن على نوع آخر من ذواكر الـ ROM.

عندما تشغل كمبيوترك، يقوم الـ BIOS بعدة عمليات. وهي وفق المراحل:

  1. فحص إعدادات رقاقات الـ CMOS.
  2. تحميل جداول المقاطعات وتعريفات الأجهزة.
  3. تحميل السجلات بالقيم الابتدائية وإدارة الطاقة.
  4. ينجز التشغيل والفحص الذاتي POST
  5. يظهر إعدادات النظام
  6. يحدد أي جهاز قابل للإقلاع
  7. ينقل التنفيد إلى برنامج Bootstrap.

الشيء الأول الذي يقوم به الـ BIOS هو فحص المعلومات المخزنة في حجم صغير من ذاكرة الـ RAM 64bytes موجودة على شيب من نوع CMOS، حيث تزوده إعدادات الـ CMOS بمعلومات مفصلة عن نظامك (مكونات الكمبيوتر وإعدادات) ويمكن تبديلها في حال حدوث تغير في نظامك (مكونات الكمبيوتر والإعدادات)، كما يستخدم الـ BIOS هذه المعلومات للتعديل أو الإضافة لبرنامجه الافتراضي حسب الحاجة.

جداول المقاطعات هي نصوص صغيرة من البرمجيات التي تستخدم للتخاطب بين المكونات المادية ونظام التشغيل، كمثال، عند الضغط على أي مفتاح على لوحة المفاتيح، ترسل الإشارة إلى جدول مقاطعة لوحة المفاتيح، التي تنبه المعالج عن ماهيتها وتجتاز المعالج إلى نظام التشغيل، وتعريفات الأجهزة Drivers هي أجزاء من البرمجيات التي تعرف المكونات المادية الأساسية مثل لوحة المفاتيح، الفارة، القرص الصلب والقرص المرن (floppy disk)، وبما أن الـ BIOS في عمله هذا يعيق الإشارات بشكل مستمر من وإلى المكونات المادية، لذلك ينسخ عادةً في الـ RAM لتحقيق السرعة في الأداء.

إقلاع الكمبيوتر

عند تشغيل كمبيوترك فإن أول شيء تراه هو برنامج الـ BIOS حيث يقوم بوظائفه، وفي العديد من الأجهزة، يظهر الـ BIOS وصف نصي عن أشياء مثل حجم الذاكرة المثبتة في الكمبيوتر، نوع القرص الصلب وغيرها. ثم يخرج منها، خلال مراحل الإقلاع، يقوم الـ BIOS بعمل غير عادي للحصول على كمبيوترك جاهز للاستخدام. هذه الفقرة تشرح باختصار هذه النشاطات وذلك لكمبيوتر نموذجي.

بعد فحص إعدادات الـ CMOS وتحميل جداول المقاطعات، يحدد الـ BIOS فيما إذا كان كرت الشاشة يعمل بشكل سليم، ومعظم كروت الشاشة لها BIOS مصغر خاص والذي يهيئ بدوره الذاكرة ومعالج الصور الموجود على الكرت، وإلا، يكون تعريف كرت الشاشة على ذاكرة ROM أخرى على لوحة الأم حيث يستطيع للـ BIOS تحميلها.

ثم، يفحص الـ BIOS ليرى فيما إذا كان إقلاعاً بارداً cold boot أو إعادة إقلاع، ويقوم بذلك من خلال فحص القيمة الموجودة في عنوان الذاكرة 0000:0472، فإذا كانت القيمة 1234h تشير إلى إعادة إقلاع، ويتجاوز الـ BIOS باقي عملية POST، وغير تلك القيمة فإنها تشير إلى إقلاع بارد.

إذا كان الإقلاع بارداً، يتحقق الـ BIOS من الـ RAM بالقيام بفحص قراءة\كتابة لكل عنوان في الذاكرة، فيفحص منافذ PS/2 أومنافذ USB من أجل لوحة مفاتيح وفارة، ويبحث عن ممر PCI، وإذا وجد ممر يفحص كل كروت ال ـPCI، فإذا وجد الـ BIOS أي خطأ خلال عملية POST، سينبهك بمجموعة من الإشارات الصوتية beeps أو يظهر رسالة نصية على الشاشة، والخطأ في هذه المرحلة يكون بشكل دائم خطأ كيان صلب.

ثم يظهر الـ BIOS بعض التفاصيل حول النظام. بشكل نموذجي يتضمن معلومات حول:

  • المعالج
  • القرص الصلب والقرص المرن
  • الذاكرة
  • نسخة الـBIOS وتاريخها
  • كرت الشاشة

يحمل الـ BIOS أي تعريفات خاصة من كرت “Adapter”، مثل كرت الـ SCSI، ويظهر الـ BIOS معلومات عنه، ثم يبحث الـ BIOS عن قرص التخزين المعرف كقرص إقلاع في إعدادات الـ CMOS. “Boot” هي اختصار لـ”BootStrap”، ويشير الـBoot إلى الفعاليات التي تطلق نظام التشغيل، فسيحاول الـ BIOS الابتداء بمراحل الـ Boot من القرص التخزيني الأول (حسب إعدادات الـ CMOS)، فإذا لم يجد الـ BIOS أي قرص تخزين، سيحاول مع القرص التخزيني الثاني المحدد في إعدادات الـ CMOS، إذا لم يجد الملف المطلوب على القرص، فعملية الإقلاع ستنهى، أما إذا ترك قرص (قرص مرن في سواقة الأقراص المرنة floppy disk لأن الترتيب الافتراضي لأقراص الإقلاع في الـ CMOS هو القرص المرن في البداية ثم القرص الصلب وأخيراً القرص الضوئي) عند إعادة إقلاع الكمبيوتر، فستظهر لك هذه رسالة تنبهك بهذا الأمر.

تشكيل الـ BIOS:

الدخول إلى إعدادات الـ CMOS، يجب الضغط على مفتاح معين أو مجموعة من المفاتيح خلال بداية مرحلة الإقلاع (إظهار المعلومات النصية على الشاشة)، وأغلب الأنظمة تستخدم “Esc,” “Del,” “F1,” “F2,” “Ctrl-Esc” أو “Ctrl-Alt-Esc” للدخول إلى الإعدادات، وعادةً ما يوجد سطر نصي في أسفل شاشة العرض يخبرك عن المفتاح للدخول إلى الإعدادات.

عند الدخول إلى الإعدادات، فسترى لائحة نصية مع عدد من الخيارات، بعض هذه الخيارات قياسية، وبعضها الآخر يختلف تبعاً لشركة الـ BIOS، وتحتوي الخيارات الشائعة:

– ساعة النظام والتاريخ ضبط ساعة النظام والتاريخ

– ترتيب الإقلاع الترتيب الذي يتبعه الـ BIOS لتحميل نظام التشغيل.

– وصّل وشغل (plug and play) نظام الكشف الآلي للأجهزة الموصولة، ينبغي ضبطه على yes إذا كان كلٌّ من نظام التشغيل والكمبيوتر يدعم ذلك.

– الفأرة \ لوحة المفاتيح: “Enable Num Lock,” “Enable the Keyboard,”

“Auto-Detect Mouse”…

– تشكيل الجهاز، تشكيل القرص الصلب والقرص المرن والسواقة الضوئية.

– الذاكرة: عنوان الذاكرة التي ينسخ إليها الـBIOS

– الأمن: وضع كلمة مرور للدخول للكمبيوتر.

– إدارة الطاقة: حدد فيما كنت تستعمل إدارة الطاقة بالإضافة إلى تحديد كمية الزمن للقيام بالثبات Standby والإسبات suspend “hibernate”.

– الخروج حفظ تغيراتك، حفظ بدون التغيرات، إعادة الإعدادات الافتراضية.

انتبه انتبه انتبه عند تغيير الإعدادات، فإن أي تغيير خاطئ ربما يمنع كمبيوترك من الإقلاع، وعند الانتهاء من التغييرات، فينبغي اختيار حفظ التغييرات والخروج، ويعيد الـ BIOS إقلاع الكمبيوتر مع الأخذ بعين الاعتبار الإعدادات الجديدة.

يستخدم الـ BIOS تقنية الـ CMOS لحفظ أي تغيرات على إعدادات الكمبيوتر، ومع هذه التقنية، يمكن لبطارية صغيرة من نوع lithium أو Ni-Cad تزويده بالطاقة الكافية لحفظ البيانات لسنين، وفي الحقيقة، في بعض الشيبات الجديدة تستمر بحفظ الإعدادات لعشر سنوات، حيث تدمج بطارية lithium داخل شيبة الـ CMOS.

تحديث الـ BIOS:

من حين لآخر، سيحتاج الكمبيوتر إلى تحديث الـ BIOS الخاص به، وبخاصة الأجهزة القديمة كإضافة أجهزة ومعايير حديثة الظهور، ويحتاج الـ BIOS للتحديث لكي يستطيع إدارة العتاد الجديد، وبما أن الـ BIOS يخزن على بعض أنواع ذواكر الـ ROM، يكون تغييرها أصعب من تحديثها.

لتغيير الـ BIOS، في الغالب ستحتاج إلى برنامج خاص من شركة الـ BIOS أو الشركة المصنعة للوحة الأم، فانظر إلى نسخة الـ BIOS وتاريخها والذي يظهر عند تشغيل الكمبيوتر، وابحث في الموقع الإلكتروني للشركة المصنعة للوحة الأم عن نوع الـ BIOS الذي تملكه، ونزّل التحديث والبرامج الخدمية التي تحتاجها لتثبيت التحديث، وفي بعض الأحيان تكون البرامج الخدمية والتحديث مدموجة في ملف مفرد، فانسخ البرنامج، مع تحديث الـ BIOS على قرص مرن، ثم أعد إقلاع الكمبيوتر بوجود القرص المرن داخل سواقة الأقراص المرنة، وسيقوم حينها البرنامج بمسح نسخة الـ BIOS القديمة ويثبت النسخة الجديدة.

مثلما كان يجب الانتباه مع تغييرات إعدادات الـ CMOS، كذلك الأمر يجب الانتباه عند تحديث الـ BIOS، فتأكد من أنك تحدث الـ BIOS إلى النسخة المتوافقة مع نظام كمبيوترك. وإلا، ستخرب الـ BIOS, وبالتالي لن تكون قادراً على إقلاع جهازك.

إعداد: جاك يعقوب Eng.Geco– موقع عالم الكترون

الاختصاص: علوم الحاسب ونظم الأتمتة

روابط إعلانية
الوسوم

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق
إغلاق