Basic Input/Output System (ベーシック インプット/アウトプット システム、頭字 かしらじ 語 ご :BIOS (バイオス))とは、ファームウェア の一 ひと つで、コンピュータ に搭載 とうさい されたプログラム のうち、ハードウェア と最 もっと も低 てい レベルな入出力 にゅうしゅつりょく を行 おこな うためのプログラム である。
ROM形式 けいしき で提供 ていきょう されるBIOSの例 れい (アダプテック社 しゃ 製 せい SCSIカード、AHA-2940 よりBIOS ROM部 ぶ 拡大 かくだい 撮影 さつえい )
1980年 ねん 台 だい のDell 310コンピュータに使用 しよう されていた1組 くみ のAMD BIOSチップ。
大 おお きく意味合 いみあ いとして
IBM PC XT から搭載 とうさい されている仕組 しく み。UEFI とは同列 どうれつ の概念 がいねん 。
一般 いっぱん 的 てき なコンピュータハードウェア資源 しげん に入出力 にゅうしゅつりょく するプログラム。UEFIやIBM PC XTやMSX などのBIOSの上位 じょうい 概念 がいねん 。
がある。
BIOSはパーソナルコンピュータ (PC)に組 く み込 こ まれており、電源 でんげん 投入 とうにゅう と同時 どうじ に実行 じっこう される。ハードウェアを初期 しょき 化 か し補助 ほじょ 記憶 きおく 装置 そうち からブートローダー を呼 よ び出 だ す。またキーボード やディスプレイ などの入出力 にゅうしゅつりょく 装置 そうち をプログラムから利用 りよう するためのサービスを提供 ていきょう する。プログラムはハードウェアに直接 ちょくせつ アクセスするのではなく、これらサービスを利用 りよう する事 こと でハードウェア差 さ を気 き にしなくて良 よ くなる。ただし近代 きんだい 的 てき なオペレーティングシステム (OS) はこの抽象 ちゅうしょう 化 か 層 そう を使用 しよう せず、OSのデバイスドライバ で直接 ちょくせつ 制御 せいぎょ する場合 ばあい が多 おお い。
IBM PC/XT のオリジナルのBIOSにはユーザインタフェース が無 な く、基板 きばん 上 じょう のジャンパスイッチで設定 せってい した。システム不具合 ふぐあい 時 じ はエラーメッセージとブザー音 おん で通知 つうち した。近代 きんだい 的 てき なPCでは、起動 きどう 時 じ に特定 とくてい のキーを押 お すことで設定 せってい プログラムが起動 きどう し、画面 がめん とキーボードで設定 せってい を行 おこな える。
1980年代 ねんだい より1990年代 ねんだい 中盤 ちゅうばん まで主流 しゅりゅう であったMS-DOS はディスク 、キーボード、画面 がめん 表示 ひょうじ などBIOSのサービスに依存 いぞん していた。Microsoft Windows NT 、Linux 、プロテクトモード で動作 どうさ 中 ちゅう のOSでは一般 いっぱん にOSのロードと起動 きどう までを担 にな い、起動 きどう 後 ご はBIOS割 わ り込 こ みルーチン を使用 しよう しない。
BIOSはマザーボード の不揮発 ふきはつ 性 せい メモリ に格納 かくのう され、デバイスとチップセット のインタフェース を担 にな う。初期 しょき のモデルではEP-ROM等 とう に格納 かくのう され、BIOS書 か き換 か え時 じ はマザーボードからチップを取 と り外 はず し、専用 せんよう 装置 そうち で書 か き換 か えた後 のち 、再 さい 装着 そうちゃく する必要 ひつよう があった。近代 きんだい ではフラッシュメモリ に格納 かくのう され、取 と り外 はず しなしでも書 か き換 か えが可能 かのう である。これにより更新 こうしん やバグ修正 しゅうせい が容易 ようい になった代 か わりにRootkit に脆弱 ぜいじゃく になる可能 かのう 性 せい が生 しょう じた。
2010年 ねん からUnified Extensible Firmware Interface (UEFI) に移行 いこう されている[ 1] 。UEFIはBIOSの技術 ぎじゅつ 的 てき 問題 もんだい に対処 たいしょ することを目的 もくてき とした後継 こうけい である[ 2] 。
「
/* C P / M B A S I C I / O S Y S T E M (B I O S)
COPYRIGHT (C) GARY A. KILDALL
JUNE, 1975 */
[...]
/* B A S I C D I S K O P E R A T I N G S Y S T E M (B D O S)
COPYRIGHT (C) GARY A. KILDALL
JUNE, 1975 */
」
— ローレンス・リバモア研究所 けんきゅうじょ (LLL) に提供 ていきょう されたCP/M 1.1または1.2のPL/M ソースコードより、BDOS.PLMのファイルヘッダー抜粋 ばっすい 。 [ 3]
ゲイリー・キルドール がCP/M の用語 ようご として1975年 ねん に初 はじ めてBIOSを用 もち いた。OS起動 きどう 時 じ にマシン固有 こゆう のハードウェアにアクセスする部分 ぶぶん を記述 きじゅつ していた。後 のち に他 た 機種 きしゅ にも使 つか われ、PC/AT互換 ごかん 機 き でもデファクトスタンダード となった。
MS-DOSやPC DOS 、DR-DOS に存在 そんざい するファイル "IO.SYS"、"IBMBIO.COM"、"IBMBIO.SYS"、"DRBIOS.SYS" などを"CP/M BIOS" になぞらえて "DOS BIOS" と呼 よ ぶ場合 ばあい がある(一般 いっぱん にCP/M 対応 たいおう 機 き のROM には簡素 かんそ なブートローダーしかない)。
PS/2 でIBMはBIOSをリアルモード とプロテクトモードに分割 ぶんかつ した。リアルモード部 ぶ は既存 きそん のOS(DOS等 とう )との互換 ごかん 性 せい を目的 もくてき とし "CBIOS" (Compatibility BIOS) と呼 よ び、OS/2 などのマルチタスク OSのために作成 さくせい された部分 ぶぶん を"ABIOS"(Advanced BIOS)と呼 よ んだ。
IBM PCとXTの時代 じだい には設定 せってい のユーザーインタフェース (UI) はマザーボード上 じょう ディップスイッチ であった。それ以降 いこう は画面 がめん に表示 ひょうじ されたメニューをキーボードで操作 そうさ するインタフェースである。マウス(ポインティングデバイス)による操作 そうさ が出来 でき るものもある。以降 いこう 80286 CPU 搭載 とうさい 機 き までは電池 でんち でバックアップされたCMOS に保存 ほぞん されていた。IBM ATではビデオカード 、メモリーサイズ、ハードディスク を設定 せってい するには、ROMのプログラムではなく "reference diskette" という特別 とくべつ なディスクを挿入 そうにゅう して行 おこな わなければならなかった。
PC/AT互換 ごかん PCではセットアップユーティリティで各種 かくしゅ 設定 せってい をする。この方式 ほうしき は1990年代 ねんだい から変 か わっていない。ユーザーは画面 がめん に表示 ひょうじ されたメニュー形式 けいしき のインターフェースをキーボードで操作 そうさ する。ブートに失敗 しっぱい した場合 ばあい にはテキストメッセージが表示 ひょうじ され、ユーティリティで設定 せってい を修正 しゅうせい する、無視 むし して続行 ぞっこう する等 ひとし のユーザーフレンドリーな表示 ひょうじ が可能 かのう である。またBIOS設定 せってい は電池 でんち でバックアップされたRAM ではなくフラッシュROM に格納 かくのう するものもある。
設定 せってい 画面 がめん をBIOSと称 しょう する向 む きもあるが厳密 げんみつ には誤 あやま りである。
ハードウェアへのアクセスは主 おも に入出力 にゅうしゅつりょく レジスタ の操作 そうさ で行 おこな うが、その動作 どうさ や配置 はいち はハードウェア種 しゅ によって異 こと なる。また、読 よ み書 か きのタイミングや順序 じゅんじょ にも手順 てじゅん がある。このためアクセス手順 てじゅん はアプリケーション で記述 きじゅつ するより、ハードウェア種 しゅ 毎 ごと にサブルーチン を用意 ようい する方 ほう が有用 ゆうよう でありこれがBIOSである。ISA やPCI などではボードのROMにBIOSプログラムがあり、これはメモリ 上 うえ に展開 てんかい されてアプリケーションから利用 りよう される。マザーボード 側 がわ のBIOSをSystem BIOS 、拡張 かくちょう カードのBIOSを拡張 かくちょう BIOS と区別 くべつ して呼 よ ぶことがある。
また同種 どうしゅ のハードウェアでも操作 そうさ 方法 ほうほう が異 こと なる場合 ばあい もある。これに対処 たいしょ するためBIOSの呼 よ び出 だ しインタフェースは共通 きょうつう 化 か されており、アプリケーションはBIOSサービスを呼 よ ぶだけで複数 ふくすう のデバイスに対応 たいおう できる。このような共通 きょうつう インタフェースはアプリケーションバイナリインタフェース (ABI)と呼 よ ばれる。
例 れい として、PC/AT互換 ごかん 機 き のVGA BIOS(Video BIOS、ビデオバイオスとも)は、共通 きょうつう 化 か されたABIを呼 よ び出 だ す事 こと でハードウェアの違 ちが いを意識 いしき せず文字 もじ 、画像 がぞう の表示 ひょうじ を可能 かのう にした。これはビデオカードのROMに実装 じっそう された拡張 かくちょう BIOSである。
同様 どうよう にハードディスク、フロッピーディスク 、キーボードなどさまざまな入出力 にゅうしゅつりょく 処理 しょり を行 おこな うBIOSが存在 そんざい するが、これら基本 きほん 的 てき なものはSystem BIOSでありマザーボードのROMに実装 じっそう される。
しかし、上記 じょうき が有効 ゆうこう なのはOS がシングルタスク型 がた の場合 ばあい であり、マルチタスク OSではデバイスドライバが処理 しょり を行 おこな う。特 とく にリエントラント が考慮 こうりょ されていないBIOS[ 4] もあり、各 かく アプリケーションが非同期 ひどうき にこれを呼 よ び出 だ すとOSはハードウェアリソース 管理 かんり が困難 こんなん になる。このためハードウェア管理 かんり はデバイスドライバが一元 いちげん 的 てき に行 おこな い、アプリケーションはOSのシステムコール を利用 りよう する。
やむを得 え ずBIOSを呼 よ び出 だ したい場合 ばあい 、専用 せんよう のシステムコールで可能 かのう だが、そのハードウェアがOSに保護 ほご されている場合 ばあい は動作 どうさ するとは限 かぎ らない。
組 く み込 こ みシステム ではハードウェアのバリエーションが少 すく なく、BIOSのような中 なか 間 あいだ 層 そう インタフェースは持 も たないためファームウェア と呼 よ ばれることが多 おお い。
電源 でんげん 投入 とうにゅう 時 じ 、ハードウェアの初期 しょき 化 か およびブートローダーを読 よ み込 こ むプログラムが必要 ひつよう になる。つまり補助 ほじょ 記憶 きおく 装置 そうち からファイル の読 よ み込 こ みが行 おこな える状態 じょうたい になるまでのプログラムをROMに用意 ようい しておく必要 ひつよう がある。これらのプログラムはInitial Program Loader (IPL) やブートストラップローダとも呼 よ ばれる。
プロセッサがリセットされると、リアルモードのアドレス空間 くうかん 1MBの内 うち 、最 さい 後尾 こうび 付近 ふきん のアドレス(0FFFF0h 番地 ばんち )にある命令 めいれい を実行 じっこう する。そのアドレスに記 しる されたジャンプ命令 めいれい により、BIOSの実行 じっこう コードの先頭 せんとう にジャンプして処理 しょり が開始 かいし される。電源 でんげん が投入 とうにゅう された場合 ばあい (「コールドブート」)はPower On Self Test (POST) が実行 じっこう され、リセットボタンが押 お された場合 ばあい (「ウォームブート」)はPOSTを省略 しょうりゃく し、メモリのテストにかかる時間 じかん を節約 せつやく する。
Power On Self Test は、CPU、RAM、割 わ り込 こ み 、DMA コントローラなどの搭載 とうさい デバイスのほかに、チップセット 、ビデオカード、キーボード、ハードディスク、光学 こうがく ドライブ などのハードウェアのシステム構成 こうせい をテスト、認識 にんしき 、初期 しょき 化 か する。次 つ いでBIOSは起動 きどう デバイスに指定 してい された記憶 きおく 装置 そうち を探 さが し、ブートローダープログラムの場所 ばしょ を特定 とくてい して実行 じっこう 、PCにコントロールを委 ゆだ ねる。この過程 かてい をブートストラップ、略 りゃく してブート と呼 よ ぶ。
PC/AT互換 ごかん 機 き のように、様々 さまざま な種類 しゅるい のハードウェアが増設 ぞうせつ 可能 かのう な場合 ばあい 、初期 しょき 化 か 手順 てじゅん やハードウェア構成 こうせい に自由 じゆう 度 ど を持 も たせておく必要 ひつよう がある。初期 しょき 化 か 内容 ないよう などをディップスイッチやソフトスイッチ で設定 せってい できる場合 ばあい がある。
IBM PCおよびAT互換 ごかん 機 き の場合 ばあい 、ハードディスクやビデオカードはBIOSを拡張 かくちょう 、追加 ついか 機能 きのう を提供 ていきょう するオプションのROMを搭載 とうさい している。拡張 かくちょう 部 ぶ のプログラムはOSが補助 ほじょ 記憶 きおく 装置 そうち から読 よ み出 だ される前 まえ に実行 じっこう される。これらプログラムはハードウェアのテストと初期 しょき 化 か を行 おこな い、BIOSに新 あたら しいサービスを提供 ていきょう あるいは既存 きそん のものを上書 うわが きする。
例 たと えばSCSI コントローラーは接続 せつぞく されたドライブにアクセスするBIOSを提供 ていきょう し、ビデオカードではマザーボードに搭載 とうさい されたBIOSのビデオカードに取 と って代 か わる。
BIOS拡張 かくちょう ROMはPC全体 ぜんたい のコントロールを取得 しゅとく でき、事実 じじつ 上 じょう 何 なん でも行 おこな うことができる。呼 よ び出 だ し側 がわ のBIOSに制御 せいぎょ 権 けん を返 かえ さないこともありうる。原理 げんり 的 てき にはOS またはアプリケーションを丸 まる ごと搭載 とうさい する事 こと も出来 でき る。また、ネットワークからブートするような全 まった く違 ちが うブートプロセスにすることもできる。IBM PC互換 ごかん 機 き ではBIOS拡張 かくちょう ROMを搭載 とうさい したアダプタカード(やROMチップ)を着脱 ちゃくだつ することで、動作 どうさ を全 まった く違 ちが うものに変更 へんこう できる。
マザーボードのシステムBIOSはブートに必要 ひつよう なキーボード、ディスプレイ、ストレージなどのコードを内蔵 ないぞう している。アダプタカード(SCSI、RAID 、ネットワークインタフェースカード、ビデオボードなど)は独自 どくじ のBIOSを搭載 とうさい しており、これらはシステムBIOSを置 お き換 か える。マザーボードに組 く み込 こ まれたオンボードデバイスでも動作 どうさ は同様 どうよう である。それらのROMはBIOSのフラッシュメモリ上 じょう でも別々 べつべつ のコードになっているため、システムBIOSと同時 どうじ または別々 べつべつ にアップグレードすることもできる。
あるアダプタカードがブート時 じ に必須 ひっす でありかつシステムBIOSがこれをサポートしていない場合 ばあい 、オプションROMが必要 ひつよう となる。また、オプションROMがあればストレージドライバがなくてもブート途中 とちゅう にデバイスにアクセスできるようになる。RAMやハードディスクを占有 せんゆう する必要 ひつよう もない。また、デバイスとドライバが必 かなら ずセットであるためインストールが不要 ふよう という利点 りてん もある。
システムBIOSと拡張 かくちょう ROMの内容 ないよう を調 しら べるには多数 たすう の手法 しゅほう とユーティリティがあり、一 いち 例 れい としてはマイクロソフト のDEBUG や Unix系 けい のdd (UNIX) がある。
マザーボード上 じょう のBIOSはPOST を完了 かんりょう した時点 じてん で、ほとんどのバージョンの場合 ばあい オプションROMモジュール(BIOS拡張 かくちょう ROM)を探 さが しに行 い き実行 じっこう する。
BIOSは"Upper Memory Area "空間 くうかん (x86リアルモードでは0xA0000以上 いじょう のアドレス空間 くうかん )をスキャンして、発見 はっけん されたROMのコードを順次 じゅんじ 実行 じっこう する。ISA カード上 じょう のROMを探 さが す場合 ばあい 、BIOSは0x0C0000
から 0x0F0000
の空間 くうかん を2 KiB 毎 ごと の領域 りょういき でスキャンして"0x55""0xAA"という連続 れんぞく した2バイトのシグネチャ を探 さが してROMのプログラムのエントリポイント を知 し り、先頭 せんとう 512バイトのブロックのチェックサム を算出 さんしゅつ して、ROMのチェックサムと一致 いっち すればBIOSはそのエントリーアドレスに制御 せいぎょ を移 うつ す。するとBIOS拡張 かくちょう ROMは拡張 かくちょう 機能 きのう の初期 しょき 化 か ルーチンの実行 じっこう を始 はじ める。
この時点 じてん で拡張 かくちょう ROMは実行 じっこう を引継 ひきつ ぎ、一般 いっぱん 的 てき には対象 たいしょう ハードウェアのテストと初期 しょき 化 か 、ブート後 ご のアプリケーションから利用 りよう する割 わ り込 こ み ベクターの登録 とうろく を行 おこな う。拡張 かくちょう ROMはユーザー設定 せってい インタフェース(診断 しんだん 情報 じょうほう の表示 ひょうじ その他 た )や必要 ひつよう な動作 どうさ のためにBIOSとそれまでに読 よ み込 こ まれたBIOS拡張 かくちょう ROMのサービスを利用 りよう する。
オプションROMは一般 いっぱん 的 てき には初期 しょき 化 か プロセスの完了 かんりょう 時 じ にはBIOSに制御 せいぎょ を返 かえ す。制御 せいぎょ を返 かえ されたBIOSは、さらにオプションROMがないかメモリ空間 くうかん の末尾 まつび までサーチを進 すす め、見 み つけた順 じゅん に呼 よ び出 だ す動作 どうさ を繰 く り返 かえ す。
VGA BIOS
ビデオサブシステム(主 おも にテキストと低 てい 解像度 かいぞうど グラフィクス)
VESA BIOS
ビデオサブシステム(SVGA グラフィクス)
SCSI BIOS
ディスクI/Oサブシステム(拡張 かくちょう SCSI もこの形態 けいたい をとる)
APM BIOS
初期 しょき のパワーマネジメントシステム。後 のち に改良 かいりょう されてACPI BIOSの一部 いちぶ となる。
PCI BIOS
I/Oサブシステム。後 のち にACPI BIOSの一部 いちぶ となる。
ACPI BIOS
現在 げんざい 主流 しゅりゅう となっている[独自 どくじ 研究 けんきゅう ? ] パワーマネジメントシステム及 およ びI/Oサブシステム
SMBIOS
システムマネジメントBIOS。BIOS内 ない のデータ構造 こうぞう の配置 はいち ・アクセス方法 ほうほう の規格 きかく 。SMBIOS を参照 さんしょう 。
IntelのP6マイクロアーキテクチャ 世代 せだい 以降 いこう では、プロセッサのマイクロコードに対 たい するパッチをBIOSに含 ふく めることができる。マイクロコードはシステムが起動 きどう する度 たび に更新 こうしん される。この仕組 しく みのない時代 じだい にはCPUのバグがあるとCPUの差 さ し替 か えになり、過去 かこ の事例 じれい ではPentium FDIV バグ によるCPUのリコールが発生 はっせい したことがある。
デル などが提供 ていきょう する一部 いちぶ のBIOSは "SLIC" (software licensing description table) という電子 でんし 署名 しょめい を内蔵 ないぞう している。(一部 いちぶ ではBIOSタトゥー(刺青 しせい )と俗称 ぞくしょう される) SLICはACPIテーブルに挿入 そうにゅう されており、実行 じっこう コードは含 ふく まない。
コンピュータメーカーはWindows やマイクロソフト製 せい アプリケーションをバンドルするにあたりSLICをもとに認証 にんしょう する例 れい があり、またWindowsソフトウェアを含 ふく むシステムリカバリーディスクもこれを利用 りよう する。SLICありのシステムでは、コンピュータ製品 せいひん を対象 たいしょう にしたOEMプロダクトキーでソフトウェアが予 あらかじ めアクティベートしてあり、BIOSのSLICに書 か かれたXML形式 けいしき のOEM証明 しょうめい 書 しょ と照合 しょうごう することで自動 じどう アクティベートが実現 じつげん されている。ユーザーがWindowsのクリーンインストールを行 おこな う場合 ばあい には、OEMキーとSLIC認証 にんしょう の両方 りょうほう が揃 そろ っていないとアクティベーションを回避 かいひ できないが、本来 ほんらい はOEMにより予 あらかじ めカスタマイズされたイメージでリストアするべきものであるため状況 じょうきょう としては考 かんが えにくい。海賊版 かいぞくばん Windowsでは、アクティベーションを回避 かいひ するためにSLICを編集 へんしゅう するかエミュレートしている。
一部 いちぶ のBIOSではオーバークロック 機能 きのう を提供 ていきょう する。これはCPUのクロック周波数 しゅうはすう をメーカーの保証 ほしょう 値 ち より高 たか く引 ひ き上 あ げるものである。しかしながらオーバークロックはコンピューターの冷却 れいきゃく 不足 ふそく による信頼 しんらい 性 せい の低下 ていか と寿命 じゅみょう の短縮 たんしゅく を招 まね く深刻 しんこく な悪影響 あくえいきょう がある。
不適切 ふてきせつ なオーバークロック設定 せってい は部品 ぶひん のオーバーヒートを招 まね き、機械 きかい 的 てき にコンピュータを壊 こわ してしまうこともありうる。
近年 きんねん のBIOSはこれまでに紹介 しょうかい した以上 いじょう に複雑 ふくざつ な、例 たと えばAdvanced Configuration and Power Interface (ACPI)機能 きのう を装備 そうび しており、電源 でんげん 管理 かんり 、ホットスワップ 、温度 おんど 管理 かんり などを提供 ていきょう する。
近年 きんねん はUnified Extensible Firmware Interface (UEFI) への移行 いこう が進 すす んでいる。
IBM PCやXT時代 じだい は設定 せってい 用 よう ユーザーインタフェース はマザーボード上 じょう のディップスイッチを用 もち いてビデオアダプタのタイプ、メモリーサイズ、ハードディスクのパラメータなど設定 せってい したが、80286 CPU登場 とうじょう 以降 いこう のIBM PC互換 ごかん 機 き では「リファレンスディスケット」と呼 よ ばれるフロッピーディスクから起動 きどう し画面 がめん 表示 ひょうじ され、キーボードから操作 そうさ し、不揮発 ふきはつ 性 せい BIOS実装 じっそう メモリー(CMOS RAM チップ)に設定 せってい を記憶 きおく するようになった。
80386 世代 せだい 以降 いこう のコンピュータではBIOSセットアップユーティリティをBIOS自身 じしん に組 く み込 こ みむようになり、一般 いっぱん に、起動 きどう 時 じ に "Press F1 to enter CMOS Setup." のような表示 ひょうじ が出 で る間 あいだ に特定 とくてい のキーを押 お すことでメニューに入 はい ることができ、押 お すキーは機種 きしゅ によって異 こと なっている。BIOSのUIでは
ハードウェアの設定 せってい
システム時刻 じこく の設定 せってい
システム内 ない コンポーネントの有効 ゆうこう 化 か /無効 むこう 化 か
ブートさせるデバイスの選択 せんたく
BIOS設定 せってい を保護 ほご するパスワード画面 がめん 、承認 しょうにん されていない記憶 きおく デバイスの挿入 そうにゅう による起動 きどう の防止 ぼうし
などを設定 せってい することが出来 でき る。
一般 いっぱん 的 てき なPCの Award BIOS 設定 せってい ユーティリティ
2011年 ねん 現在 げんざい ではパラメータ保存 ほぞん 用 よう CMOSメモリはサウスブリッジ に実装 じっそう される
近年 きんねん のPCでは起動 きどう 時 じ のハードウェア初期 しょき 化 か で多 おお くの項目 こうもく に自由 じゆう 度 ど があり、設定 せってい 内容 ないよう の一部 いちぶ をユーザーが指示 しじ できるようになっている。この場合 ばあい VGA BIOSなどが正常 せいじょう に起動 きどう したあと、特定 とくてい のキー操作 そうさ でメニュー 形式 けいしき で画面 がめん 上 じょう に項目 こうもく を表示 ひょうじ することができ、キーボードを使 つか って設定 せってい 内容 ないよう を編集 へんしゅう し、終了 しゅうりょう 時 じ にバッテリバックアップされたレジスタに保存 ほぞん することができる。編集 へんしゅう 画面 がめん で以前 いぜん とは異 こと なった内容 ないよう を保存 ほぞん した場合 ばあい は、その新 あら たなメモリ内容 ないよう でハードウェアの初期 しょき 化 か が開始 かいし される。また次回 じかい 以降 いこう の起動 きどう 時 じ にこのメモリの内容 ないよう にしたがってハードウェアが初期 しょき 化 か される。このパラメータ設定 せってい を行 おこな うソフトウェアや設定 せってい 画面 がめん を BIOS Setup(バイオスセットアップ)と呼 よ び、CMOS Setup(シーモスセットアップ)とも通称 つうしょう される。
プラグアンドプレイ は、ハードウェアのメモリマップや割 わ り込 こ み要求 ようきゅう 信号 しんごう (IRQ) をプログラマブルに変更 へんこう できる機能 きのう で、従来 じゅうらい はジャンパーピンなどで設定 せってい していたものを、BIOSプログラムが起動 きどう 時 じ に一定 いってい の手順 てじゅん で自動的 じどうてき に設定 せってい するものである。BIOSのパラメータ設定 せってい を容易 ようい にするために登場 とうじょう した機構 きこう であるが、ISAのPnPデバイスでは一部 いちぶ 不完全 ふかんぜん で問題 もんだい が発生 はっせい することがあり、手動 しゅどう で設定 せってい が必要 ひつよう な場合 ばあい がある。その際 さい に、設定 せってい を変更 へんこう するにもメニュー設定 せってい 画面 がめん 表示 ひょうじ までBIOS起動 きどう が進行 しんこう しないことがあり、そうなると問題 もんだい 解決 かいけつ はかえって複雑 ふくざつ になる。
マザーボードリソースの設定 せってい も、動作 どうさ クロックや電源 でんげん 電圧 でんあつ といったハードウェアに密接 みっせつ した設定 せってい もメニューから変更 へんこう 可能 かのう な場合 ばあい がある。基本 きほん 的 てき には自動 じどう 設定 せってい もしくは初期 しょき 値 ち が適切 てきせつ な値 ね をとるが、自動 じどう での設定 せってい がうまくいかない場合 ばあい 等 とう に備 そな え、任意 にんい の設定 せってい を行 おこな うことも可能 かのう にしてあるものもある。中 なか にはハードウェアの定 てい 格 かく 動作 どうさ に反 はん するオーバークロック といった仕様 しよう に基 もと づいた設定 せってい としては不適切 ふてきせつ な状態 じょうたい にすることも可能 かのう であり、その設計 せっけい マージンや個体 こたい 差 さ によって、起動 きどう できない状況 じょうきょう も発生 はっせい する場合 ばあい もある。それが設定 せってい の範疇 はんちゅう と故障 こしょう を起 お こさないものであれば、後述 こうじゅつ のように設定 せってい を初期 しょき 値 ち に戻 もど すことで、再度 さいど 起動 きどう する状態 じょうたい に戻 もど すことが可能 かのう である。
PCトラブルの際 さい に、BIOSの可変 かへん 設定 せってい 部分 ぶぶん を初期 しょき 状態 じょうたい に戻 もど す事 こと で解決 かいけつ するケースがある。
マザーボードのBIOSバックアップ用 よう 電池 でんち をいったん外 はず し、しばらく待 ま ってから(30秒 びょう 〜1分 ふん )電池 でんち を入 い れなおすことで設定 せってい が初期 しょき 化 か される。確実 かくじつ を期 き すなら、外 はず した電池 でんち を戻 もど す前 まえ に電池 でんち ホルダのプラス極 きょく とマイナス極 きょく を金属 きんぞく (例 たと えばピンセット )で短絡 たんらく させるのが良 よ い。あるいは、マザーボードによってはBIOS初期 しょき 化 か のリセットスイッチや、ジャンパポストが装備 そうび されている。またBIOSによってはメニュー内 ない から初期 しょき 化 か 機能 きのう を持 も っているものがある。
この行為 こうい は、「CMOS クリア」と通称 つうしょう されている。また、しばしば誤 あやま って「BIOSを初期 しょき 化 か する」と表 あらわ されることがあるが、可変 かへん 設定 せってい 部分 ぶぶん を初期 しょき 化 か するための作業 さぎょう であって、BIOSプログラムそのものを書 か き換 か える訳 わけ ではなく、メーカーが用意 ようい した初期 しょき 設定 せってい 値 ち が可変 かへん 設定 せってい 部分 ぶぶん に読 よ み込 こ まれるに留 と まる。ファームウェア更新 こうしん に失敗 しっぱい した場合 ばあい などに備 そな え、BIOSプログラム全体 ぜんたい を初期 しょき の状態 じょうたい に書 か き戻 もど す機能 きのう を備 そな えたBIOS・マザーボードもあるが、この場合 ばあい は文字通 もじどお り「BIOSを初期 しょき 化 か する」と言 い って良 よ い。
American Megatrends BIOS 686。PLCC パッケージに封入 ふうにゅう されたBIOSチップがソケットに挿入 そうにゅう されている。
初代 しょだい のIBM PCではBIOS(およびcasette BASIC)はマスクROM チップに格納 かくのう され、マザーボードのソケットに挿入 そうにゅう されていた。ROMは交換 こうかん が可能 かのう だったが、ユーザーによる書 か き換 か えは出来 でき なかった。更新 こうしん を可能 かのう にするために、互換 ごかん 機 き メーカーはEEPROM 、後年 こうねん にはフラッシュメモリ (主 おも にNORフラッシュ )などの再 さい プログラム可能 かのう なデバイスを採用 さいよう するようになった。
BIOS製造 せいぞう 会社 かいしゃ Micro Firmware社 しゃ のRobert Braver社長 しゃちょう によると、Flash BIOS チップは1995年 ねん 頃 ごろ から主流 しゅりゅう になり、紫外線 しがいせん により消去 しょうきょ するPROM より安価 あんか かつ扱 あつか いが容易 ようい になったためとしている。EPROMでは書 か き換 か えのためにマザーボードから取 と り外 はず す必要 ひつよう があるのに対 たい し、フラッシュメモリは基板 きばん 上 じょう に付 つ けたまま再 さい プログラムが可能 かのう である。
BIOSはROMに格納 かくのう され、コンピュータに組 く み込 こ まれた形 かたち で提供 ていきょう される(2011年 ねん 現在 げんざい 、BIOS ROMはLow Pin Count バス またはSPI によってサウスブリッジ に接続 せつぞく される)。基本 きほん 的 てき にはBIOSは書 か き換 か える必要 ひつよう がないものだが、バグ の修正 しゅうせい や新 しん 機能 きのう サポート時 じ に更新 こうしん されることがある。
1990年代 ねんだい 中頃 なかごろ までのPCでは、ROMとしてマスクROM やOTPROM 、UV-EPROM などが用 もち いられ、大 おお きな問題 もんだい がない限 かぎ りBIOSの更新 こうしん はあまり想定 そうてい されていなかった。また、ROMの書 か き込 こ みにはROMライターといった装置 そうち が必要 ひつよう になり、ユーザの手元 てもと ではROMは書 か き換 か えられないのが普通 ふつう であった。
フラッシュメモリ が実用 じつよう 化 か され普及 ふきゅう してくると、BIOSをフラッシュメモリに格納 かくのう しユーザの手元 てもと でコンピュータを開 あ けずにアップデートできることを売 う りにしたマザーボード製品 せいひん が発売 はつばい された。具体 ぐたい 的 てき な書 か き換 か え方法 ほうほう としては、書 か き換 か え用 よう にフロッピーディスクに簡素 かんそ なOS(主 おも にMS-DOS やその互換 ごかん OSが利用 りよう される)の環境 かんきょう を作成 さくせい 、そこから起動 きどう し、書 か き換 か え用 よう ソフトウェアを起動 きどう することで簡単 かんたん に書 か き換 か えを行 おこな う事 こと が可能 かのう となった。さらに2000年 ねん 以降 いこう はフロッピーディスクから起動 きどう せずともWindowsやUnix系 けい OSといった統合 とうごう 環境 かんきょう 上 じょう で直接 ちょくせつ 書 か き換 か えすることができるようになった。現在 げんざい では、「BIOSの設定 せってい 画面 がめん 上 じょう でBIOSを書 か き換 か える」といったシステムを備 そな えたBIOSも登場 とうじょう し、書 か き換 か え方法 ほうほう の選択肢 せんたくし が広 ひろ がっている。
しかしBIOSの書 か き換 か え中 ちゅう に停電 ていでん など何 なん らかのトラブルで書 か き換 か えに失敗 しっぱい した場合 ばあい 、大抵 たいてい そのコンピュータは全 まった く起動 きどう しなくなる 。したがって、メーカーは「PCに問題 もんだい があってその解決 かいけつ 方法 ほうほう がBIOSアップデート以外 いがい に存在 そんざい しないときやOSのアップデート時 じ にのみアップデートを実行 じっこう してください」などと注意 ちゅうい を促 うなが している。
BIOSはコンピュータの起動 きどう の根幹 こんかん であるため、内容 ないよう が破壊 はかい されるとそのコンピュータ自身 じしん では再 さい セットアップすら出来 でき なくなる。(空 から っぽのフロッピーやUSBメモリなどを使 つか った復旧 ふっきゅう 手段 しゅだん を用意 ようい しているBIOSがほとんどだが、それが失敗 しっぱい するか存在 そんざい しない場合 ばあい は)復旧 ふっきゅう する方法 ほうほう はBIOS ROMの交換 こうかん (大抵 たいてい の場合 ばあい は精密 せいみつ なはんだ付 づ けが必要 ひつよう なためメーカー修理 しゅうり となる)、または専 せん 門 もん の業者 ぎょうしゃ などで「ROM焼 や き」と呼 よ ばれる復旧 ふっきゅう 作業 さぎょう をしてもらうのいずれかである。BIOS ROMがソケットに差 さ し込 こ まれているタイプのマザーボードでは自身 じしん で同一 どういつ のマザーボードを用意 ようい し、起動 きどう 後 ご に問題 もんだい のあるBIOS ROMに差 さ し替 か え再 さい 書 か き込 こ みをするという荒業 あらわざ も可能 かのう ではあるが、起動 きどう 中 ちゅう のコンピュータのBIOS ROMを抜 ぬ く事 こと は大変 たいへん 危険 きけん である為 ため 推奨 すいしょう されない。また、2000年 ねん 以降 いこう に出回 でまわ っているコンピュータ(マザーボード)によっては、ROMを2つないし4つ持 も っているものもあり、別 べつ バージョンへの切 き り替 か えができるようになっているものもある。
以上 いじょう に述 の べたように、BIOSの書 か き換 か えにはリスクを伴 ともな うが、このリスクの低減 ていげん を図 はか る目的 もくてき で開発 かいはつ されたのがブートブロック方式 ほうしき であり、1999年 ねん ころから採用 さいよう されるようになった。
これは、BIOS ROMを2つ以上 いじょう の領域 りょういき に分割 ぶんかつ し、出荷 しゅっか 後 ご に書 か き換 か えない部分 ぶぶん と書 か き換 か える部分 ぶぶん を設 もう けるものである。書 か き換 か えない部分 ぶぶん をブートブロックといい、BIOSを書 か き換 か えるための必要 ひつよう 最小限 さいしょうげん の機能 きのう が含 ふく まれている。したがって、書 か き換 か え中 ちゅう の電源 でんげん 断 だん などで書 か き換 か えに失敗 しっぱい した場合 ばあい でも、ブートブロックを使用 しよう することで再度 さいど 書 か き換 か えを実施 じっし することが可能 かのう である。
BIOS ROMには時 とき としてマイクロコード が格納 かくのう される。マイクロコードを利用 りよう するデバイスは、CPU (インテル Pentium Pro 、AMD Athlon 以降 いこう )、SCSI ホストバスアダプタ (アダプテック 社 しゃ 製 せい 品等 ひんとう )、ネットワークインタフェース (マーベル・テクノロジー・グループ 社 しゃ 、ブロードコム 社 しゃ 製 せい 品等 ひんとう )等 とう がある。これらはBIOSブート初期 しょき の段階 だんかい でマイクロコードがデバイスに転送 てんそう され、デバイスが活性 かっせい 化 か される。またマイクロコードではないが、FPGA ベースのデバイスではロジックをBIOSが書 か き込 こ んで活性 かっせい 化 か させる物 もの もある。マイクロコードやロジックは新 しん 製品 せいひん や機能 きのう 改良 かいりょう によってバージョンアップが必要 ひつよう になる事 こと がある。特 とく にCPUのマイクロコードは新 しん 製品 せいひん が出 で る都度 つど に新 あたら しいマイクロコードが必 かなら ずといって良 よ い程 ほど 作 つく られるので、マザーボードに最新 さいしん CPUを搭載 とうさい する為 ため にBIOSアップデートによって最新 さいしん のマイクロコード導入 どうにゅう が必要 ひつよう となる場合 ばあい がある。グラフィクスカードはマイクロコードを使用 しよう するにもかかわらず例外 れいがい 的 てき にBIOS ROMには含 ふく まれていない。通常 つうじょう 、VGA相当 そうとう の専用 せんよう 回路 かいろ でVGA BIOS機能 きのう を提供 ていきょう し、OS起動 きどう 後 ご デバイスドライバを経由 けいゆ してアプリケーション上 じょう のシェーダ プログラムをマイクロコードにコンパイル してGPU に転送 てんそう して実行 じっこう している。
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