BIOS

BIOS (/baɪ.ɒs/, singkatan Input / Output System Basic dan juga dikenal sebagai Sistem BIOS, ROM BIOS atau PC BIOS) adalah jenis firmware yang digunakan untuk melakukan inisialisasi hardware selama proses booting (power-on startup ) pada komputer IBM PC yang kompatibel, dan untuk menyediakan layanan runtime untuk sistem operasi dan program. [1] The firmware BIOS dibangun ke komputer pribadi (PC), dan merupakan software pertama yang mereka jalankan saat dinyalakan. Nama itu sendiri berasal dari Basic Input / Output System yang digunakan dalam sistem operasi CP / M pada tahun 1975. [2] [3] Awalnya eksklusif untuk IBM PC, BIOS telah reverse engineered oleh perusahaan yang ingin menciptakan sistem yang kompatibel dan antarmuka dari sistem yang asli berfungsi sebagai standar de facto.

Tujuan mendasar dari BIOS di PC modern untuk menginisialisasi dan menguji komponen sistem perangkat keras, dan memuat boot loader atau sistem operasi dari perangkat memori massal. BIOS tambahan menyediakan lapisan abstraksi untuk perangkat keras, yaitu, dengan cara yang konsisten untuk program aplikasi dan sistem operasi untuk berinteraksi dengan keyboard, display, dan masukan lainnya / output (I / O) perangkat. Variasi dalam perangkat keras sistem yang tersembunyi oleh BIOS dari program yang menggunakan jasa BIOS bukannya langsung mengakses perangkat keras. MS-DOS (PC DOS), yang merupakan sistem operasi PC yang dominan dari awal 1980-an sampai pertengahan 1990-an, mengandalkan layanan BIOS untuk fungsi disk, keyboard, dan layar teks. MS Windows NT, Linux, dan sistem operasi lain yang dilindungi modus pada umumnya mengabaikan lapisan abstraksi yang disediakan oleh BIOS dan tidak menggunakannya setelah pemuatan, bukan mengakses komponen hardware secara langsung.

Kebanyakan implementasi BIOS secara khusus dirancang untuk bekerja dengan komputer atau motherboard model khusus, dengan antarmuka dengan berbagai perangkat yang membentuk sistem chipset pelengkap. Awalnya, firmware BIOS disimpan dalam chip ROM pada motherboard PC; dalam sistem komputer modern, isi BIOS disimpan pada memori flash sehingga dapat ditulis ulang tanpa mengeluarkan chip dari motherboard. Hal ini memungkinkan update mudah ke firmware BIOS fitur sehingga baru dapat ditambahkan atau bug bisa diperbaiki, tetapi juga menciptakan kemungkinan untuk komputer terinfeksi dengan rootkit BIOS.

Terpadu Extensible Firmware Interface (UEFI) dirancang sebagai pengganti BIOS, bertujuan untuk mengatasi kekurangan teknis. [4] Pada 2014, hardware PC baru didominasi kapal dengan firmware UEFI.

Istilah BIOS (Basic Input / Output System) diciptakan oleh Gary Kildall [5] dan pertama kali muncul di CP / M sistem operasi pada tahun 1975, [2] [3] [6] [7] menggambarkan mesin-spesifik bagian dari CP / M diload ketika saat booting yang interface langsung dengan perangkat keras. [3] (A CP mesin / M biasanya memiliki hanya boot loader sederhana dalam ROM-nya.)

Versi MS-DOS, PC DOS atau DR-DOS berisi file bernama berbagai "IO.SYS", "IBMBIO.COM", "IBMBIO.SYS", atau "DRBIOS.SYS"; file ini dikenal sebagai "DOS BIOS" (juga dikenal sebagai "DOS I / O System") dan berisi tingkat rendah hardware khusus bagian dari sistem operasi. Bersama-sama dengan yang mendasari hardware khusus, tetapi sistem-independen operasi "Sistem BIOS", yang berada di ROM, itu merupakan analog dengan "CP / M BIOS".

Dengan diperkenalkannya PS / 2 mesin, IBM dibagi BIOS Sistem ke modus real dan bagian protected mode. Bagian modus real dimaksudkan untuk memberikan kompatibilitas ke belakang dengan sistem operasi yang ada seperti DOS, dan karena itu diberi nama "CBIOS" (untuk Kompatibilitas BIOS), sedangkan "ABIOS" (for Advanced BIOS) tersedia interface baru khusus cocok untuk multitasking sistem operasi seperti OS / 2.

BIOS yang asli IBM PC XT tidak punya antarmuka pengguna interaktif. kode kesalahan atau pesan yang ditampilkan di layar, atau serangkaian kode suara yang dihasilkan sinyal kesalahan ketika power-on self-test (POST) yang tidak melanjutkan ke titik sukses menginisialisasi adapter tampilan video. Pilihan pada IBM PC dan XT yang ditetapkan oleh switch dan jumper di papan utama dan kartu perifer. Mulai sekitar pertengahan 1990-an, menjadi khas untuk BIOS ROM untuk menyertakan "BIOS konfigurasi utilitas" (BCU [8]) atau "setup BIOS utilitas", diakses pada sistem power-up oleh urutan tombol tertentu. Program ini memungkinkan pengguna untuk mengatur opsi konfigurasi sistem, dari jenis sebelumnya diatur menggunakan switch DIP, melalui sistem menu interaktif dikontrol melalui keyboard. Pada periode interim, PCs- IBM-kompatibel termasuk IBM di- diadakan pengaturan konfigurasi di RAM yang didukung baterai dan menggunakan program konfigurasi bootable pada disk, bukan di ROM, untuk mengatur opsi konfigurasi yang terkandung dalam memori ini . disk disertakan dengan komputer, dan jika itu hilang pengaturan sistem tidak bisa diubah.

Sebuah komputer Wintel-kompatibel modern menyediakan rutin setup dasarnya tidak berubah di alam dari utilitas setup BIOS ROM-penduduk akhir tahun 1990-an; pengguna dapat mengkonfigurasi opsi hardware menggunakan keyboard dan tampilan video. Juga, ketika kesalahan terjadi pada saat boot, BIOS yang modern biasanya menampilkan pesan error user-friendly, sering disajikan sebagai kotak pop-up dalam gaya TUI, dan menawarkan untuk masuk ke setup BIOS utilitas atau untuk mengabaikan kesalahan dan melanjutkan jika memungkinkan. Alih-alih RAM yang didukung baterai, mesin Wintel modern mungkin menyimpan pengaturan konfigurasi BIOS in flash ROM, mungkin flash ROM yang sama yang memegang BIOS itu sendiri.

sistem startup

Jika sistem baru saja dihidupkan atau tombol reset ditekan ( "boot dingin"), yang penuh power-on self-test (POST) dijalankan. Jika Ctrl + Alt + Delete ditekan ( "hangat boot"), nilai bendera khusus disimpan dalam memori nonvolatile BIOS ( "CMOS") sebelum prosesor reset, dan setelah me-reset kode BIOS startup mendeteksi bendera ini dan tidak menjalankan POST. Ini menghemat waktu jika tidak digunakan untuk mendeteksi dan menguji semua memori.

POST cek, mengidentifikasi, dan menginisialisasi perangkat sistem seperti CPU, RAM, menyela dan DMA controller dan bagian lain dari chipset, kartu video display, keyboard, hard disk drive, optical disc drive dan perangkat keras dasar lainnya.

PC IBM awal memiliki rutinitas sedikit diketahui di POST yang akan mencoba untuk men-download program pemeliharaan ke RAM melalui port keyboard sebelum melakukan unsur-unsur lain dari proses boot, seperti sebelum pemindaian untuk ROM pilihan atau mengeksekusi boot loader. (Tidak ada port serial atau paralel standar pada awal IBM PC, tapi port keyboard baik XT atau AT / PS / 2 tipe telah standar pada hampir setiap PC dan klon.) Jika download rupanya berhasil, BIOS akan memverifikasi checksum di atasnya dan kemudian menjalankannya [10] [11] fitur ini dimaksudkan untuk tes pabrik atau tujuan diagnostik.; sementara itu utilitas terbatas di luar pabrik atau perbaikan fasilitas, dapat digunakan dengan cara proprietary untuk boot PC sebagai sistem satelit ke mesin host (seperti yang digunakan dalam lingkungan manufaktur [rujukan?]).

proses boot [sunting]
Setelah opsi ROM scan selesai dan semua modul ROM terdeteksi dengan checksum yang valid telah dipanggil, atau segera setelah POST dalam versi BIOS yang tidak memindai ROM pilihan, BIOS panggilan INT 19h untuk memulai proses booting. Pasca-boot, program dimuat juga dapat menghubungi INT 19h reboot sistem, tetapi mereka harus berhati-hati untuk menonaktifkan interupsi dan proses hardware asynchronous lain yang dapat mengganggu BIOS proses reboot, atau sistem mungkin hang atau crash ketika sedang reboot .

Ketika INT 19h disebut, BIOS upaya untuk mencari software boot loader diadakan pada perangkat penyimpanan yang ditunjuk sebagai "boot perangkat", seperti hard disk, floppy disk, CD, atau DVD. Ini beban dan mengeksekusi software boot pertama yang ditemukan, memberikan kendali PC. [12] ini adalah proses yang dikenal sebagai boot (kadang-kadang disebut "boot up"), yang merupakan kependekan dari "bootstrap".

BIOS memilih perangkat booting calon menggunakan informasi yang dikumpulkan oleh POST dan informasi konfigurasi dari EEPROM, RAM CMOS atau, dalam PC awal, switch DIP. Berikut urutan prioritas boot pada dasarnya, BIOS memeriksa setiap perangkat untuk melihat apakah bootable. Untuk disk drive atau perangkat yang logis mengemulasi disk drive, seperti USB flash drive atau mungkin tape drive, untuk melakukan ini memeriksa BIOS mencoba untuk memuat sektor pertama (boot sector) dari disk ke RAM di alamat memori 0x0000: 0x7C00. Jika sektor ini tidak dapat dibaca (karena disk hilang atau diformat, atau karena kegagalan hardware), BIOS menganggap perangkat unbootable dan hasil untuk memeriksa perangkat berikutnya. Jika sektor ini dibaca berhasil, beberapa BIOS juga akan memeriksa tanda tangan boot sector 0x55 0xAA dalam dua byte terakhir dari sektor ini (yang 512 byte), sebelum menerima sektor boot dan mempertimbangkan bootable perangkat. [Nb 1]

BIOS hasil untuk menguji setiap berurutan perangkat sampai perangkat bootable ditemukan, pada saat transfer BIOS mengontrol ke sektor dimuat dengan instruksi lompatan ke byte pertama di alamat 0x0000: 0x7C00 (tepat 1 KiB di bawah 32 tanda KIB); melihat MBR doa dan VBR doa. (Lokasi ini adalah salah satu alasan bahwa IBM PC membutuhkan setidaknya 32 KiB RAM agar dapat dilengkapi dengan sistem disk; dengan 31 KiB atau kurang, tidak mungkin untuk boot dari setiap disk, removable atau tetap, menggunakan BIOS booting protokol.) Kebanyakan, tetapi tidak semua, BIOS memuat jumlah drive (seperti yang digunakan oleh INT 13h) dari boot drive ke CPU daftar DL sebelum melompat ke byte pertama sektor boot dimuat.

Perhatikan juga bahwa BIOS tidak menafsirkan atau memproses isi dari sektor boot selain untuk mungkin memeriksa tanda tangan boot sector dalam dua byte terakhir; semua interpretasi struktur data seperti MBR partisi meja dan disebut BIOS Parameter Blok dilakukan oleh program boot di sektor boot sendiri atau dengan program lain dimuat melalui proses boot dan di luar lingkup BIOS. Apa-apa tentang BIOS predikat struktur data ini atau menghambat penggantian atau perbaikan mereka.

Sebuah perangkat non-disk seperti upaya adapter jaringan booting dengan prosedur yang didefinisikan oleh ROM opsi atau setara diintegrasikan ke dalam motherboard BIOS ROM. Dengan demikian, opsi ROM juga dapat mempengaruhi atau menggantikan proses boot ditentukan oleh motherboard BIOS ROM.

prioritas booting [sunting]
Pengguna dapat mengontrol proses boot, menyebabkan satu media untuk boot bukan lain ketika dua atau lebih bootable media yang hadir, dengan mengambil keuntungan dari prioritas booting dilaksanakan oleh BIOS. Misalnya, kebanyakan komputer memiliki hard disk yang bootable, tetapi biasanya ada removable-media drive yang memiliki prioritas boot yang lebih tinggi, sehingga pengguna dapat menyebabkan removable disk untuk boot, hanya dengan memasukkan itu, tanpa menghapus hard disk drive atau mengubah isinya untuk membuatnya unbootable.

Dalam kebanyakan BIOS modern, urutan prioritas boot dari semua perangkat yang berpotensi bootable dapat secara bebas dikonfigurasi oleh pengguna melalui utilitas konfigurasi BIOS. Di BIOS yang lebih tua, boot terbatas pilihan prioritas yang dipilih; di BIOS awal, skema prioritas tetap dilaksanakan, dengan floppy disk drive pertama, disk tetap (yaitu hard disk) kedua, dan biasanya tidak ada perangkat booting lain yang didukung, tunduk pada modifikasi aturan ini dengan ROM opsi diinstal. BIOS di PC awal juga biasanya hanya akan boot dari floppy disk drive pertama atau hard disk drive pertama, bahkan jika ada dua drive dari kedua jenis diinstal. Semua urutan prioritas booting lebih maju berkembang perbaikan sebagai tambahan pada sistem dasar ini.

Historis BIOS akan mencoba untuk boot dari floppy drive pertama dan kedua disk keras. Default untuk CD atau DVD booting merupakan perpanjangan dari ini. Dengan El Torito media optik standar boot, drive optik benar-benar mengemulasi 3.5 "high-density floppy disk ke BIOS untuk tujuan booting. Optical disk adalah kasus khusus, karena level terendah dari organisasi data biasanya tinggi tingkat yang cukup sistem file (misalnya ISO 9660 untuk CD-ROM).

Membaca "sektor pertama" dari CD-ROM atau DVD-ROM bukan operasi sederhana didefinisikan seperti itu adalah pada floppy disk atau hard disk. Selanjutnya, kompleksitas menengah membuatnya sulit untuk menulis program boot yang berguna di satu sektor, meskipun sektor media optik biasanya 2048 byte masing-masing, empat kali ukuran standar 512-byte dari floppy dan warisan sektor hard disk. Oleh karena itu, media optik booting menggunakan standar El Torito, yang menentukan cara untuk disk optik mengandung gambar dari kepadatan tinggi (1,44 MB) floppy disk dan untuk drive untuk menyediakan akses ke disk image ini dengan cara sederhana yang mengemulasi operasi floppy disk drive. Oleh karena itu, CD-ROM drive boot seperti ditiru floppy disk drive; bootable maya floppy disk dapat berisi perangkat lunak yang menyediakan akses ke media optik dalam format asli.

kegagalan Boot
Perilaku jika BIOS tidak menemukan perangkat bootable telah beragam seperti komputer pribadi dikembangkan. Asli IBM PC dan XT memiliki Microsoft Cassette BASIC di ROM, dan jika tidak ada perangkat bootable ditemukan, ROM BASIC dimulai dengan memanggil INT 18h. Oleh karena itu, pembatasan kegagalan hardware, PC IBM original atau XT akan pernah gagal untuk boot, baik ke dasar atau dari disk (atau melalui pilihan ROM). Salah satu model asli PC IBM yang tersedia tanpa disk drive; perekam kaset bisa dilampirkan melalui port kaset di bagian belakang, untuk membuka dan menyimpan program BASIC ke tape. Sejak beberapa program yang digunakan BASIC di ROM, pembuat PC clone meninggalkannya keluar; maka komputer yang gagal untuk boot dari disk akan menampilkan "No ROM BASIC" dan berhenti (dalam menanggapi INT 18h).

Kemudian komputer akan menampilkan pesan seperti "Tidak ada bootable disk yang ditemukan"; beberapa akan meminta untuk disk yang akan dimasukkan dan tombol ditekan, dan ketika tombol ditekan mereka akan memulai proses boot. Sebuah BIOS modern mungkin menampilkan apa-apa atau mungkin secara otomatis masuk ke BIOS utilitas konfigurasi saat proses boot gagal. Tidak seperti BIOS sebelumnya, versi modern sering ditulis dengan asumsi bahwa jika komputer tidak dapat boot dari hard disk, pengguna tidak akan memiliki perangkat lunak yang mereka ingin boot dari removable media sebagai gantinya. (Akhir-akhir ini, biasanya itu akan hanya menjadi teknisi komputer spesialis yang melakukan itu, hanya untuk mendapatkan komputer kembali ke kondisi di mana dapat boot dari hard disk.)

Secara historis, BIOS di PC IBM dan XT tidak punya built-in antarmuka pengguna. Versi BIOS di PC sebelumnya (XT-kelas) tidak software dikonfigurasi; sebaliknya, pengguna mengatur pilihan melalui switch DIP pada motherboard. Kemudian komputer, termasuk semua IBM-kompatibel dengan 80286 CPU, memiliki memori nonvolatile BIOS yang didukung baterai (CMOS RAM chip) yang diadakan pengaturan BIOS. [21] Pengaturan ini, seperti jenis video adapter, ukuran memori, dan hard-disk parameter, hanya bisa dikonfigurasi dengan menjalankan program konfigurasi dari disk, tidak dibangun ke dalam ROM. Sebuah khusus "referensi disket" dimasukkan dalam IBM AT untuk mengkonfigurasi pengaturan seperti ukuran memori.

Versi BIOS awal tidak memiliki password atau boot-perangkat pilihan pilihan. BIOS itu keras-kode untuk boot dari floppy drive pertama, atau, jika itu gagal, hard disk pertama. Akses kontrol pada awal mesin AT-kelas adalah dengan switch kunci tombol fisik (yang tidak sulit untuk mengalahkan jika kasus komputer bisa dibuka). Siapa pun yang bisa menghidupkan komputer bisa boot. [Rujukan?]

Kemudian, komputer 386-kelas mulai mengintegrasikan setup utilitas BIOS di ROM itu sendiri, di samping kode BIOS; komputer ini biasanya boot ke utilitas setup BIOS jika kombinasi tombol atau tombol tertentu ditekan, jika BIOS POST dan proses boot dieksekusi.

Sebuah utilitas setup BIOS modern memiliki user interface berbasis menu (UI) diakses dengan menekan tombol tertentu pada keyboard ketika PC dimulai. Biasanya kunci diiklankan untuk waktu yang singkat selama startup awal, misalnya "Tekan F1 untuk masuk setup CMOS". Sebenarnya kunci tergantung pada perangkat keras tertentu. Fitur yang ada di utilitas setup BIOS biasanya meliputi:

Konfigurasi komponen hardware, termasuk pengaturan berbagai modus operasi mereka dan frekuensi (misalnya, memilih bagaimana pengontrol penyimpanan yang terlihat oleh sistem operasi, atau overlocking CPU)
Mengatur jam sistem
Mengaktifkan atau menonaktifkan komponen sistem
Memilih perangkat yang potensial perangkat boot, dan di mana pesanan dan booting dari mereka akan berusaha
Menetapkan berbagai password, seperti password untuk mengamankan akses ke fungsi antarmuka BIOS pengguna itu sendiri dan mencegah pengguna berbahaya dari booting sistem dari perangkat penyimpanan portabel yang tidak sah, password untuk booting sistem, atau hard disk sandi drive yang membatasi akses ke sana dan tetap ditugaskan bahkan jika hard disk drive dipindahkan ke komputer lain

Asli IBM PC BIOS (dan kaset BASIC) disimpan pada memori (ROM) chip read-only topeng-diprogram dalam soket pada motherboard. ROM bisa diganti, tapi tidak diubah, oleh pengguna. Untuk memungkinkan untuk update, banyak komputer yang kompatibel digunakan perangkat memori re-programmable seperti EPROM dan perangkat memori flash kemudian. Menurut Robert lebih berani, presiden dari produsen BIOS Micro Firmware, Flash BIOS chip menjadi umum sekitar tahun 1995 karena PROM elektrik bisa dihapus (EEPROM) chip lebih murah dan lebih mudah untuk program dari standar ultraviolet bisa dihapus PROM (EPROM) chip. flash chip yang diprogram (dan diprogram ulang) di sirkuit, sedangkan chip EPROM perlu dihapus dari motherboard untuk re-programming. [22] versi BIOS upgrade untuk mengambil keuntungan dari versi yang lebih baru dari perangkat keras dan untuk memperbaiki bug di sebelumnya revisi BIOS. [23]

Dimulai dengan IBM AT, PC mendukung jam hardware settable melalui BIOS. Itu sedikit abad yang memungkinkan untuk mengubah abad manual ketika tahun 2000 terjadi. Kebanyakan BIOS revisi dibuat pada tahun 1995 dan hampir semua revisi BIOS pada tahun 1997 didukung tahun 2000 dengan mengatur bit abad secara otomatis ketika jam digulung lewat tengah malam, 31 Desember 1999. [24]

Flash chip pertama melekat pada bus ISA. Mulai tahun 1997, flash BIOS pindah ke bus LPC, pengganti fungsional untuk ISA, menyusul penerapan standar baru yang dikenal sebagai "firmware hub" (FWH). Pada tahun 2006, sistem pertama yang mendukung Serial Peripheral Interface (SPI) muncul, dan memori flash BIOS pindah lagi.

Ukuran BIOS, dan kapasitas ROM, EEPROM, atau media lain dapat disimpan pada, telah meningkat dari waktu ke waktu sebagai fitur baru telah ditambahkan ke kode; versi BIOS sekarang ada dengan ukuran hingga 16 megabyte. Untuk kontras, asli IBM PC BIOS terkandung dalam 8 KiB mask ROM. Beberapa motherboard modern termasuk bahkan lebih besar NAND IC memori flash on board yang mampu menyimpan sistem operasi kompak utuh, seperti beberapa distro Linux. Sebagai contoh, beberapa motherboard ASUS termasuk SplashTop Linux tertanam ke NAND IC memori flash mereka [25] Namun, ide termasuk sistem operasi bersama dengan BIOS di ROM dari PC tidak baru.; pada tahun 1980, Microsoft menawarkan pilihan ROM untuk MS-DOS, dan itu termasuk dalam ROM dari beberapa klon PC seperti Tandy 1000 HX.

Tipe lain chip firmware ditemukan pada IBM PC AT dan kompatibel awal. Di AT, antarmuka keyboard yang dikendalikan oleh mikrokontroler dengan memori yang dapat diprogram sendiri. Pada IBM AT, yang merupakan perangkat socketed 40-pin, sementara beberapa produsen menggunakan versi EPROM chip ini yang menyerupai EPROM. kontroler ini juga ditugaskan fungsi A20 gerbang untuk mengelola memori di atas kisaran satu-megabyte; kadang-kadang upgrade ini "Keyboard BIOS" itu perlu untuk mengambil keuntungan dari software yang bisa menggunakan memori atas. [rujukan?]

BIOS mungkin berisi komponen seperti Kode Referensi Memory (MRC), yang bertanggung jawab untuk menangani timing memori dan pengaturan perangkat keras yang berhubungan.