BOIS در حقيقت نرم افزار را به سخت افزار متصل مي نمايد . قسمتي از بايوس بر روي چيپست ROM مادربرد وقسمتي ديگر بر روي چيپست کارتهاي وفق دهنده قرار دارد که FIRE WARE (يعني ميانه افزار يا سفت افزار) ناميدهميشود .

يک PC مي تواند شامل لايه هايي (بعضي نرم افزاري و بعضي سخت افزاري ) باشد که واسط بين يکديگرند. در اکثراوقات شما مي توانيد يک کامپيوتر را به چهار لا يه تقسيم کنيد که هر کدام از لايه ها به زير مجموعه هايي کوچکتر تقسيم کنيم . هدف از اين نوع طراحي اين است که سيستم عامل ها و نرم افزار هاي مختلف بر روي سخت افزارهاي مختلف اجرا شوند (حالت مستقل از سخت افزار ) . بدين طريق دو ماشين با دو پردازنده مختلف، رسانه هايذخيره سازي متفاوت و دو نوع واحد گرافيکي و غيره مي توانند يک نرم افزار را اجرا کنند . 
در معماري اين لايه ها برنامه هاي کاربردي با سيستم عامل از طريق API (Application Program Interface)ارتباط برقرار مي کنند .
 API بر اساس سيستم عاملي که مورد استفاده قرار مي گيرد و مجموعه توابع و دستورالعملهايي که براي يک بسته نرم افزاري ارائه مي دهد ، متغير مي باشد . به طور مثال يک بسته نرم افزاري مي تواند از سيستم عامل براي ذخيره و بازيابي اطلاعات استفاده کند و خود نرم افزار مجبور نيست که اين کارها را انجام دهد. 
نرم افزارها طوري طراحي شده اند که ما مي توانيم آنرا بر روي سيستمهاي ديگر نصب و اجرا نمائيم و اين به دليلمجزا شدن سخت افزار از نرم افزار است و نرم افزار از سيستم عامل براي دستيابي به سخت اقزار سيستم استفادهمي کند . سپس سيستم عامل از طريق واسط ها به لايه هاي بايوس دستيابي پيدا مي کند .بايوس شامل نرم افزارهاي گرداننده اي است که بين سخت افزار و سيستم عامل ارتباط برقرار مي کند . به خودي خود سيستم عامل هيچگاه نمي تواند مستقيما به سخت افزار دستيابي پيدا کند ، در عوض مجبور است از طريق برنامه هاي گرداننده اي که به اين کار تخصيص يافته اند عمل کند . 
يکي از وظايف توليد کنندگان قطعات سخت افزاري آن است که گرداننده اي براي قطعات توليدي خود ارائه دهند ، وچون گرداننده ها بايد بين سخت افزار و نرم افزار عمل نمايند ، بايد گرداننده هاي هر سيستم عامل مجزا توليد شوند . بنابراين کارخانه سازنده قطعات بايد گرداننده هاي مختلفي ارائه دهد تا قطعه مورد نظر بتواند بر روي سيستم عاملهاي مرسوم کار کند . 

چون لايه هاي بايوس همانند يک سيستم عامل به نظر مي رسند ، مهم نيست که با چه سخت افزاري کار مي کند ، و ما مي توانيم سيستم عاملها را بر روي هر کامپيوتري و با هر نوع مشخصات سخت افزاري نصب و استفاده نمائيم . 
براي مثال شما مي توانيد Windows 98 را بر روي دو سيستم متفاوت با پردازنده ، هارد ديسک و کارت گرافيکي و . . . که متفاوت از يکديگرند نصب و اجرا کنيد ، اما بر روي هر دو سيستم همان کارائي خود را داراست، زيرا که گرداننده ها همان عملکرد پايه را انجام مي دهند و مهم نيست که بر روي چه سخت افزاري کار مي کنند . 

معماري سخت افزار و نرم افزار بايوس 
البته بايوس ، نرم افزاري است که شامل گرداننده هاي مختلفي است که که رابط بين سخت افزار و سيستم عاملهستند يعني بايوس نرم افزاري است که همه آن از روي ديسک بارگذاري نمي شود بلکه قسمتي از آن ، قبلا بر رويچيپهاي موجود در سيستم يا برروي کارتهاي وفق دهنده نصب شده اند. 


بايوس در سيستم به سه صورت وجود دارد :
 ROM BIOS -1 نصب شده بر روي مادر برد.
-2 بايوس نصب شده بر روي کارتهاي وفق دهنده (همانند کارت ويدئويي)
 -3بارگذاري شده از ديسک (گرداننده ها(

چون بايوس مادربرد مقدمات لازم را براي گردادننده ها و نرم افزارها ي مورد نياز فراهم ميکند ، اکثراً به صورت سخت افزاري که شامل يک چيپ ROM مي باشد موجود است.
سالهاي پيش هنگامي که سيستم عامل DOS بر روي سيستم اجرا ميشد خود به تنهائي کافي بود و گرداننده اي(Driver) مورد نياز نداشت . بايوس مادربرد به طور عادي شامل گرداننده هايي است که براي يک سيستم پايه همانند صفحه کليد، فلاپي درايو، هارد ديسک ، پورتهاي سريال و موازي و غيره ... است.
به جاي اينکه براي دستگاههاي جديد لازم باشد که بايوس مادربرد را ارتقاء دهيد، يک نسخه از گرداننده آن را بر روي سيستم عامل خود نصب مي نمائيد تا سيستم عامل پيکربندي لازم را در هنگام بوت شدن سيستم را براياستفاده ار آن دستگاه انجام دهد ،
براي مثال مي توانيم CD ROM،Scanner،Printer و گرداننده هاي PC CARD را نام برد.چون اين دستکاهها لازم نيستند که در هنگام راه اندازي سيستم فعال باشند ، سيستم ابتدا از هارد ديسک راه اندازي مي شود وسپسگرداننده هاي آنرا بار گذاري مي نمايد.
البته بعضي از دستگاهها لازم است که در طول راه اندازي سيستم عامل فعال باشند ، اما اين امر چگونه امکان پذيراست مثلا قبل از آنکه گرداننده کارت ويدئويي از ROM BIOS و يا از روي هارد ديسک فراخواني شود شما چگونه ميتوانيد اطلاعات را بر روي مانيتور ببينيد ..
يک جواب اين است که در ROM تمام گرداننده هاي کارت گرافيکي وحود داشته باشد اما اين کار غير ممکن نيستزيرا کارتهاي بسيار متنوعي وجو دارد که هر کدام گرداننده مربوط به خود را داراست که اين خود باعث مي شود صدها نوع ROM مادربرد به وجود آيد که هر کدام مربوط به يک کارت گرافيکي مي باشد.
اما هنگامي که IBM , PC هاي اوليه خود را اختراع نمود راه حل بهتري ارائه داد . او ROM مادربرد را طوري طراحي کرد که شکاف (Slot)کارت گرافيکي را براي پيدا کردن ROM نصب شده روي کارت گرافيکي را جستجو کند .
و اگر ROM روي کارت را مي توانست پيدا مي کرد ، مرحله اوليه راه اندازي را قبل از اينکه سيستم عامل از رويديسک فراخواني (Load) شود ،اجرا مي نمود. بدين وسيله از تعويض ROM قرار داده شده بر روي مادربرد براياستفاده و فعال کردن دستگاه مورد نظر،ممانعت مي کند.

کارتهاي مختلفي که تقريبا بر روي همه آنها ROM وجود دارد، شامل موارد زير هستند:
کارتهاي ويدئويي که هميشه داراي BIOS مي باشند.
وفق دهنده هاي SCSI که امکان استفاده از دستگاههاي با اتصالات SCSI را فراهم مي آورد . 
کارتهاي شبکه که امکان راه اندازي سيستم با استفاده از فايل سرور که معمولا Boot Rom  يا IPL (Initial Program Load) ROM ناميده مي شوند، را فراهم مي آورد ..

 BIOS و CMOS RAM

اکثر افراد BIOS رابا CMOS RAM اشتباه مي گيرند ، اين از آنجا سرچشمه مي گيرد که برنامه Setup براي پيکربنديBIOS و ذخيره آن در CMOS RAM مي شود استفاده مي شود.
در حقيقت BIOS و CMOS RAM دو چيز متفاوت از هم مي باشند. بايوس مادربرد در يک چيپ ROM به طور ثابت ذخيره شده است.
همچنين بر روي مادربرد يک چيپ است که RTC/NVRAM ناميده مي شود ، که زمان سيستم را نگهداري مي کند و يک حافظه فرار و ثابت است که اولين بار در چيپ MC146818 ساخت شرکت موتورلا استفاده شده است، و ظرفيت آن 64 بايت است که 10 بايت آن مربوط به توابع ساعت است ..
اگرچه اين چيپ غير فرار ناميده مي شود اما با قطع برق ، ساعت و تاريخ تنظيم شده در آن و داده هاي درون RAMپاک مي شود . 
در حقيقت غير فرار ناميده مي شود چون با استفاده از تکنولوژي CMOS ساخته شده است ، در نتيجه با يک جريانبسيار کم که بوسيله باطري سيستم تامين مي گردد ، پايدار باقي مي ماند که اکثر مردم به اين چيپ ،CMOS RAM مي گويند .
هنگامي که وارد BIOS Setup مي شويد و پارامترهاي خود راتنظيم و ذخيره مي نماييد ، اين تنظيمات در ناحيه اي از چيپ RTC/NVRAM ذخيره مي شوند (که همچنين CMOS RAM  نيز ناميده مي شود(  .
و در هر موقع که سيستم خود را راه اندازي مي کنيد پارامترها از CMOS RAM خوانده مي شوند و تعيين مي کنند که سيستم چگونه پيگربندي شده است.

 

 

BOIS مادربرد :

 

همه مادربردها شامل يک چيپ مخصوص هستند که بر روي آن نرم افزاري قرار دارد که BIOS يا ROM BIOS ناميده مي شود . اين چيپ ROM شامل برنامه هاي راه اندازي و گرداننده هايي است که که در هنگام راه اندازي سيستم مورد نياز است و يک واسطه به سخت افزار پايه سيستم است .

اغلب به CMOS RAM (حافظه پاک نشدني NVRAM(Non-Volatile نيز مي گويند ، چون با 1 ميلينيوم آمپر فعال مي شود و تا هنگامي که باطري ليتيوم فعال باشد ، داده ها باقي مي مانند.

BIOS مجموعه اي از برنامه هايي است که در يک يا چند چيپ ذخيره شده است ، که در طول راه اندازي سيستم اين مجموعه از برنامه ها قبل از هر برنامه اي حتي سيستم عامل بارگذاري مي شوند .

BIOS در اکثر سيستمهاي PC ها شامل چهار تابع است:

POST(Power Self On) Test: اين برنامه پردازنده، حافظه ،چيپستها ،وفق دهنده ويدوئويي ، ديسک کنترلر ،گرداننده هاي ديسکي ،صفحه کليد ،و مدارات ديگر را تست مي کند.

 

BIOS Setup:

 

 برنامه اي است که در طول اجراي برنامه POST بافشار دادن کليد خاصي فعال مي شود و به شما اجازه مي دهد مادربرد را پيکربندي کنيد و تنظيم پارامترهايي همانند ساعت و تاريخ و پسورد و ... را انجام دهيد. در سيستمهاي 286 و 386 برنامه Setup در ROM آنها وجود ندارد و لازم است که شما سيستم را توسط ديسک مخصوص Setup راه اندازي نمائيد.

بارگذارکننده يا لودر BootStrap :روالي است که سيستم ار براي پيدا کردن سکتور Boot جستجو مي کند .

BIOS: که مجموعه اي از گرداننده هايي است که واسط بين سخت افزار و سيستم عامل است.

 

سخت افزار ROM:

 

ROM نوعي از حافظه است که که داده ها را به طور دائم يا غير دائم نگهداري مي کند .به آن فقط خواندني مي گويند زيرا يک بار بر روي آن مي نويسند و بارها آنرا مي خوانند و اگر دوباره قابل نوشتن باشد بسيار دشوار است ..

ROM به حافظه غير فرار نيز معروف است ، زيرا هر داده اي که در آن ذخيره شود با قطع برق سيستم پاک نمي شود . توجه داشته باشيد که RAM و ROM تناقضي با يکديگر ندارند .

در حقيقت تکنولوژي ROM زير مجموعه اي از سيستم RAM مي باشد به طور خلاصه قسمتي از فضاي حافظه RAMبه يک يا چند چيپ اشاره مي کنند.

به طور مثال هنگامي که کامپيوتر را روشن مي کنيم پردازنده به طور خودکار به آدرس FFFF0h پرش مي کند.که در اين آدرس دستوراتي است که به پردازنده مي گويند چه کاري انجام دهد .

 

اين محل 16 بايتي درست در انتهاي اولين مگابايت RAM و همچنين در پايان حافظه ROM قرار گرفته است.معمولا سيستم ROM از آدرس F0000h شروع ميشود که 64 کيلو بايت قبل از انتهاي اولين مگابايت مي باشد ، و معمولا چون اندازه ROM 64 کيلو بايت است 64 کيلو بايت آخر اولين مگابايت را اشغال مي کند و در آدرس FFF0h دستورات راه اندازي سيستم قرار دارد .

 

افراد بسياري تعجب مي کنند که يک PC با اجراي دستورات 16 بايت از حافظه ROM مي تواند راه اندازي شود ، اما اين طراحي کاملا حساب شده است.

اين طراحي بدين گونه است که در 16 بايت آخر ROM يک دستور JMP به اول ROM است و کنترل برنامه را به ابتدايROM مي برد ، پس به اين طريق مي توانيم اندازه ROM را به هر قدر که بخواهيم افزايش دهيم . ROM BIOS اصلي که برروي مادربرد است شامل يک چيپ ROM است.چون قسمت اصلي BIOS در ROM است ، ما اغلب آنرا ROM BIOS مي ناميم .

کارت هاي وفق دهنده اي که در طول راه اندازي سيستم مورد نياز هستند داراي يک ROM بر روي بردشان مي باشند . که از اين کارتها مي توان کارت ويدئو ،اکثر Small Small Cmputer System Interface) SCSI( ها ، کارت کنترلر IDE توسعه يافته، برخي از کارتهاي شبکه (براي راه اندازي توسط Server) .

 

ROMهايي که بر روي کارتهاي وفق دهنده هستند توسط برنامه POST در طول راه اندازي سيستم اسکن و خوانده مي شوند. ROM مادربرد قسمت خاصي ازRAM (از آدرس C00000h-DFFFFh) را رزرو مي کند و سپس دوبايت از آدرس 55AAh را مي خواند که در آن آدرس شروع ROM قرار دارد .

سومين بايت اندازه ROM را در واحد 512 بايت(که Paragraphناميده مي شود) نشان مي دهد و چهارمين بايت شروع برنامه راه انداز ميباشد. يکبايت نيز به منظور تست کردن توسط ROM مادربرد استفاده مي شود.

 

ROM Shadowing:

 

چيپهاي RAM طبيعتا در مقابل چيپهاي DRAMها کند مي باشند ، زيرا زمان دستيابي به ROM 150 نانوثانيه است، اما زمان دستيابي DRAM ها 50 نانوثانيه مي باشد .

به همين دليل در بسياري از سيستمها ROM ها به صورت پنهان (Shadowing) هستند، بدين معني که ROMها در ابتداي راه اندازي يسيتم در چيپهاي DRAM کپي مي شوند که اين باعث دسترسي و اجراي سريعتر عمليات مي شود .

زيربرنامه ها و روالهايي که به روالهاي پنهاني (Shoadowing Procedure) محتويات ROM را در RAM کپي مي کنند و آدرس آن را به عنوان ROM معرفي مي کنند و ROM واقعي ار غير فعال مي کنند ،که اين باعث مي شود که به نظر برسد که سيستم با سرعت 60 نانوثانيه کار مي کند.

استفاده از اين روش هنگامي مفيد است که از يک سيستم عامل 16 بيتي مانند ِDOS و يا WIN3.1 لستفاده مي کنيم ..و اگر از سيستم عامل 32 بيتي مانند WIN 98,WIN95,WIN NT استفاده مي کنيد ، اين روش تقريبا بي حاصل است زيرا اين سيستم عاملها هنگامي که بر روي سيستم اجرا مي شوند از کد 16 بيتي ROM استفاده نمي کنند.

اما در عوض از گرداننده هاي 32 بيتي که در طول راه اندازي سيستم عامل در حافظه RAM بارگذاري مي کنند ، استفاده مينمايند.

 

چهار نوع چيپ ROM وجود دارد :

* ROM

* PROM

*EPROM

EEPROM*

 

PROM:

اين چيپها که از نوع ROM مي باشند در ابتداي ساخت خالي مي باشند و بايد با داده هايي که مي خواهيد برنامه ريزي کنيد. اين نوع حافظه ها در اواخر سال 1970 به وسيله شرکت Tenas Instruments ساخته شد ودر اندازه هاي مختلف 1 کيلو بايت تا 2 مگابايت و بيشتر هستند که شماره شناسايي آنها 27nnnn مي باشد كه عدد 27 شماره شناسايي چيپهاي PROM مي باشد و nnnn اندازه اين چيپ بر حسب بايت مي باشد.

اگر چه مي گوييم اين حافظه ها در ابتداي ساخت خالي هستند اما به طور تکنيکي داراي مقدار 1 مي باشند . بنابراين يک PROM خالي مي تواند برنامه ريزي شده باشد و ما مي توانيم بر روي آن بنويسيم . براي نوشتن به دستگاه مخصوص که ROM Programer يا سوزاننده (Burner) نام دارد ، نياز داريم .

برخي اوقات شنيده ايد که به چيپ هاي ROM نيز Burning (يعني سوزان) مي گويند ، زيرا هر بيت باينري يک فيوز است که سالم بودن آن نشانگر يک و در غيراين صورت صفر مي باشد ..

 

بهتر است که بدانيد اکثر چيپ ها با 5 ولت جريان فعال مي شوند و هنگامي که ما برنامه اي را بر روي چيپ هايPROM مي نويسيم يا اصطلاحا Program مي نمائيم جرياني بيشتر از 5 ولت که معمولا 12 ولت است اعمال مي کنيم که اين باعث سوختن فيوزهاي آدرسهايي مي شود که ما مي خواهيم . بايد توجه داشته باشيد که ما مي توانيم يک را صفر تبديل کنيم ولي برعکس آن ممکن نيست .

به اين چيپ ها OTP نيز مي گويند .