BIOS (Basic Input Output System)

botond küldte be 2020. 01. 03., p - 14:50 időpontban

Tartalom

 

Ismertető

A BIOS a Basic Input/Output System rövidítése, magyarul alapvető bemeneti/kimeneti rendszer, melynek feladata a hardver inicializálása a rendszer indítási folyamat során, valamint a futásidejű szolgáltatások biztosítása az operációs rendszerek és programok számára. A BIOS firmware előre telepítve van a személyi számítógép alaplapjára, és ez az első szoftver, ami elindul, amikor bekapcsolják a számítógépet. A név az 1975-ben használt CP/M operációs rendszer alapvető bemeneti/kimeneti rendszeréből származik. Az eredetileg IBM PC-hez szabadalmazott BIOS-t visszafejtették (reverse engineering) azok a vállalatok, amelyek kompatibilis rendszereket kezdtek el gyártani. Az eredeti BIOS rendszer létező szabványként is szolgál.

A modern PC-kben lévő BIOS inicializálja a rendszer hardverkomponenseit, és betölti a rendszerbetöltőt egy háttértár MBR-jéből, amely azután elindítja az operációs rendszert. A DOS korszakában a BIOS biztosított egy kompatibilitási réteget a különböző  be- és kimeneti eszközök számára, mint például a billentyűzet, egér vagy monitor, amelyek szabványosítottak egy felületet az alkalmazások és az operációs rendszer számára. Az újabb operációs rendszerek nem használják a BIOS-t a betöltés után, hanem közvetlen hardveres hozzáféréssel működtetik a különböző perifériákat.

A legtöbb BIOS változatot kifejezetten egy adott számítógépes alaplap-modellel való együttműködésre fejlesztették ki, azáltal, hogy kezelik az alaplap chipkészletét alkotó eszközöket. Eredetileg a BIOS firmware-t a PC alaplapjának ROM-chipjében tárolták. A modern számítógépes rendszerekben a BIOS tartalmát flash memóriában tárolják, így újraírhatók anélkül, hogy a chipet el kellene távolítani az alaplapról. Ez lehetővé teszi a BIOS firmware egyszerű, végfelhasználói frissítéseit, ami által új funkciókat lehet hozzáadni, vagy a hibákat kijavítani, azonban lehetőséget teremt arra is, hogy a számítógép megfertőződjön a BIOS rootkit-ekkel. Ezenkívül egy sikertelen BIOS-frissítés akár véglegesen tönkreteheti az alaplapot, hacsak nem rendelkezik az alaplap valamilyen formában az eredeti BIOS biztonsági másolatával az ilyen esetekhez.

 

 

Korlátai

A BIOS már az 1980-as években megjelent MS-DOS-t futtató PC-ken jelen volt. Azóta sok idő eltelt, az igények nőttek, a hardverek fejlődtek, a BIOS viszont nem fejlődött együtt ezekkel a változásokkal, így lemaradt az évtizedek során. A '80-as években egy floppy lemez pár száz KB-ja, vagy 1,44 MB-ja még elegendő volt az adatok hordozására, ma már viszont ekkora kapacitás nem elég még egy fotó tárolására sem. Ugyanígy fejlődtek a merevlemezek is, amik az akkori 10-20 MB-os méreteikről mára 6-8 TB méretűre nőttek, ami nagyságrendileg körülbelül egymilliószoros(!) tárhely növekedést jelent. A BIOS az MBR-féle partíciós sémát tudja csak kezelni, ami már nem képes ekkora winchesterek címzésére. És még sok egyéb hátránya is van, ami jellemzi a mára már elavult BIOS-t. Ezek közül a fontosabbakat most (a teljesség igénye nélkül) pontokba szedve itt láthatjuk:

  • Csak az MBR partíciós sémával rendelkező merevlemezekről tud operációs rendszert indítani
  • 2 GB-nál nagyobb partícióról nem tud operációs rendszert indítani
  • A BIOS csak 16 bites processzormódban tud elindulni, ami miatt csak maximum 1 MB-ot lát a memóriából. Innen eredtek a régi 16 bites (pl. 286, 386-os) számítógépeken futó MS-DOS-okban kísértő 640 Kbyte-os memóriakorlátok is, amit a "felső memóriával" kiegészítve közel 1 MB volt használható.
  • Egyszerre egy időben csak egy hardvert tud inicializálni induláskor, ezáltal lassabb a hardveres boot folyamat, amíg minden hardvert beállít.
  • Az MBR partíciós séma – amit a BIOS kizárólagosan támogat – maximum csak 4 elsődleges partíciót engedélyez, ami a mai multi-boot rendszerek építésénél komoly akadályt jelent.
  • Az MBR a merevlemez legelső (0.) szektora, ami 512 byte méretű. Ez tárolja a rendszerbetöltőt. Ez a terület nagyon kicsi egy fejlettebb rendszerbetöltő forráskódjának tárolásához, ezért a rendszerbetöltők többségét több részre osztva helyezik el a merevlemez több szektorában (erről részletesebben itt olvashatunk).

 

Alternatívája, leváltása

A BIOS-nak tehát már hosszú ideje szüksége volt a cserére. Az Intel 1998-ban kezdett dolgozni EFI (Extensible Firmware Interface) specifikációján. Az Apple az EFI-t választotta, amikor 2006-ban váltotta át az intel architektúráit a Mac számítógépein, de más PC-gyártók ezt akkor még nem követték.

2007-ben az Intel, az AMD, a Microsoft és a PC-gyártók megállapodtak egy új Unified Extensible Firmware Interface (UEFI) specifikációról. Ez egy ipari szintű szabvány, amelyet a Unified Extended Firmware Interface Forum kezel, és amelyet nem csak az Intel vezet. Az UEFI támogatást a Windows rendszerhez a Windows Vista Service Pack 1 és a Windows 7 rendszerekkel vezették be. A ma megvásárolható számítógépek túlnyomó többsége már elsősorban az UEFI-t használja, de támogatják mellette kompatibilitási módban a BIOS-t is.

 

 

Címkék