بخش درسی

 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 بدرستی عمليات خود را در کنار يکديگر انجام دهند.

هر کامپيوتر ( شخصی ، دستی ) دارای يک ريزپردازنده بعنوان واحد  پردازشگر مرکزی است . ريزپردازنده يک المان سخت افزاری  است .بمنظور 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 گيرد.  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 می باشند.

- برنامه های کاربردی : برنامه های کاربردی نرم افزارهائی هستند که بمنظور تامين خواسته های خاصی طراحی و در اختيار کاربران  گذاشته می شوند. برنامه هائی نظير : Word ، Excel و ... نمونه هائی از اين نوع نرم افزارها می باشند.

BIOS در حقيقت نوع سومی از نرم افزارها بوده که کامپيوتر بمنظور عملکرد صحيح خود به 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 . زمانيکه کامپيوتر روشن  و ريزپردازنده سعی در اجرای اولين دستورالعمل های خود را داشته باشد ، می بايست دستورالعمل های اوليه از مکان ديگر 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 روشهائی 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 متداول  که BIOS ارائه می دهد ، بشرح زير می باشد:

- يک برنامه تست با نام POST بمنظور 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 در رابطه با هارد ديسک،Clock و ...

BIOS  ، يک نرم افزار خاص است که بعنوان 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 بصورت يک تراشه بر روی برد اصلی نصب می گردد. در برخی حالات تراشه فوق يک نوع خاص  از حافظه ROM خواهد بود.

زمانيکه کامپيوتر روشن می گردد BIOS عمليات متفاوتی را انجام خواهد داد:

- 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  بمنظور 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 اطلاعات جزئی در رابطه با سيستم بوده و درصورت بروز هر گونه تغييردر سيستم، اطلاعات فوق نيز تغيير خواهند کرد. BIOS از اطلاعات فوق بمنظور تغيير و جايگزينی مقادير پيش فرض خود استفاده می نمايد.

Interrupt handlers نوع خاصی از نرم افزار بوده که بعنوان يک مترجم بين  عناصر سخت افزاری و سيستم عامل ايفای وظيفه می نمايد.مثلا" زمانيکه شما کليدی را برروی صفحه کليد فعال می نمائيد، سيگنال مربوطه، برای Interrupt handler صفحه کليد ارسال شده تا از اين طريق به پردازنده اعلام گردد که کداميک از کليدهای صفحه کليد فعال شده اند.

 درايورها يک نوع خاص ديگر از نرم افزارها بوده 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 بصورت دائم  با سيگنال های ارسالی توسط عناصر سخت افزاری مواجه است ، معمولا" يک نسخه از آن در حافظه RAM تکثير خواهد شد.

راه اندازی ( بوتينگ، 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 ...) بمنظور 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 بوده که حافظه و پردازنده مربوط به کارت گرافيک را مقدار دهی اوليه می نمايد. در صورتيکه 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 موضوع فوق، از محتويات آدرس 0000:0472  حافظه  استفاده می گردد. در صورتيکه در آدررس فوق مقدار  123h موجود باشد ، بمنزله "راه اندازی مجدد" بوده و برنامه BOIS  بررسی  صحت عملکرد 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 بررسی صحت عملکرد و سالم بودن 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 صورتيکه 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 موارد 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 رااز BIOS اختصاصی آداپتور فعال و BIOS اختصاصی 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  بمنظور فعال شدن برنامه پيکربندی کليد Esc يا  Del  يا F1 يا F2 يا Ctrl-Esc يا Ctrl-Alt-Esc را می بايست فعال کرد.( معمولا" در زمان راه اندازی سيستم نوع کليدی که فشردن آن باعث فعال شدن برنامه پيکربندی می گردد، بصورت 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 صورتيکه عمليات فوق بدرستی انجام نگيرد اثرات منفی بر روی سيستم گذاشته و حتی در مواردی باعث اختلال در راه اندازی سيستم خواهد شد.

BIOS از تکنولوژی CMOS بمنظور ذخيره کردن تنظيمات مربوطه استفاده می نمايد . در اين تکنولوژی يک باتری کوچک ليتيوم انرژی(برق) لازم برای نگهداری اطلاعات بمدت چندين سال را فراهم می نمايد

ارتقاء  برنامه BIOS

تغيير برنامه BIOS بندرت انجام می گيرد. ولی در موارديکه 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 صورتيکه برنامه موجود باشد می بايست آن را Download نمود. پس از اخذ فايل( برنامه) مربوطه آن را بر روی ديسکت قرار داده و سيستم را از طريق درايو A ( فلاپی درايو) راه اندازی کرد. 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 .!

 شکل زير يک برد اصلی را نشان می دهد. برد فوق دارای دو اسلات برای نصب پردازنده (Dual Processor)، پنج اسلات PCI ، چهار پورت USB ، يک اسلات  Communication network riser)CNR )  است .

شکل زير يک نمونه برد اصلی را که دارای يک اسلات ISA ، يک اسلات AGP و پنج اسلات PCI است را نشان می دهد.

شکل زير نمونه ديگری از يک برد اصلی را که دارای يک اسلات ISA ،  دو اسلات PCI ،  يک اسلات ( AMR: (Audio Modem Driver و يک اسلات  AGP  است را نشان می دهد .

شکل زير BIOS موجود بر روی يک برد اصلی را نشان می دهد.

اندازه گذرگاه داده (Data Bus)

برد های اصلی جديد دارای يک گذرگاه داده ئی شصت و چهار بيتی می باشند. گذرگاه فوق عرض بزرگراهی را نشان می دهد که داده ها در طول  آن حرکت و در احتيار پردازنده گذاشته شده و يا پردازنده نتايج عمليات خود را از طريق آنها ارسال می نمايد. سرعت و عرض گذرگاه داده ، تاثير مستقيم بر عملکرد پردازنده دارد . انواع متفاوت گذرگاه ها بشرح ذيل است :

ChipSets

Chipsets ، امکانات و پتانسيل های خاصی  را برای تراشه پردازنده بر روی برد اصلی فراهم می نمايند. Chipset بمنزله قلب کامپيوتر بوده و مسئوليت کنترل و مشخص نمودن سرعت ، نوع پردازنده ، حافظه و اسلات های استفاده شده را برعهده دارد. يکی  از تراشه های موجود بر روی برد اصلی Super I/o Controller ناميده شده و مهمترين  وظيفه آن کنترل فلاپی ديسک درايو ، صفحه کليد، موس و پورت های سريال و موازی است . بردهای اصلی جديد دارای تراشه هائی بمنظور حمايت USB ، کارت صدا ، کارت شبکه و ... می باشند.