フラッシュ メモリの最も一般的な用途の 1 つは、一般に BIOS (「バイオース」と発音します) として知られる、コンピュータの基本的な入出力システム用です。利用可能なほぼすべてのコンピュータで、BIOS は他のすべてのチップ、ハード ドライブ、ポート、および CPU が確実に連携して機能するようにします。
現在一般的に使用されているすべてのデスクトップおよびラップトップコンピューターには、中央処理装置としてマイクロプロセッサが搭載されています。マイクロプロセッサはハードウェアコンポーネントです。マイクロプロセッサは、その作業を完了するために、ソフトウェアとして知られる一連の命令を実行します (詳細については、 「マイクロプロセッサの仕組み」を参照してください)。おそらく、次の 2 つの異なる種類のソフトウェアについてよくご存じでしょう。
- オペレーティング システム–オペレーティング システムは、コンピュータ上で実行されているアプリケーションに一連のサービスを提供し、コンピュータの基本的なユーザー インターフェイスも提供します。 Windows 98 や Linux はオペレーティング システムの例です。 (詳細については、 「オペレーティング システムの仕組み」を参照してください。)
- アプリケーション– アプリケーションは、特定のタスクを実行するようにプログラムされたソフトウェアです。現在、あなたのコンピュータにはブラウザ アプリケーション、ワードプロセッサ アプリケーション、電子メールアプリケーションなどがインストールされていると思います。新しいアプリケーションを購入してインストールすることもできます。
BIOS は、コンピュータが正常に動作するために必要な 3 番目の種類のソフトウェアであることがわかりました。この記事では、BIOS の機能、構成方法、BIOS の更新が必要な場合の対処法など、BIOS についてすべて学びます。
BIOS の機能
BIOS ソフトウェアにはさまざまな役割がありますが、最も重要な役割はオペレーティング システムをロードすることです。コンピュータの電源を入れ、マイクロプロセッサが最初の命令を実行しようとすると、その命令をどこかから取得する必要があります。オペレーティング システムはハードディスク上に配置されており、マイクロプロセッサはその方法を指示する命令がなければオペレーティング システムからアクセスできないため、オペレーティング システムからデータを取得することはできません。 BIOS はこれらの指示を提供します。 BIOS が実行するその他の一般的なタスクには次のようなものがあります。
- システム内のすべてのさまざまなハードウェア コンポーネントの電源投入時自己テスト (POST) により、すべてが適切に動作していることを確認します。
- コンピューターにインストールされているさまざまなカード上の他の BIOS チップをアクティブにする – たとえば、 SCSI カードやグラフィックス カードには独自の BIOS チップが搭載されていることがよくあります。
- オペレーティング システムがさまざまなハードウェア デバイスに接続するために使用する一連の低レベル ルーチンを提供します。これらのルーチンが BIOS の名前の由来です。特にコンピュータの起動時に、キーボード、画面、シリアルポートやパラレル ポートなどを管理します。
- ハードディスクや時計などの一連の設定を管理します。
BIOS は、コンピュータの主要なハードウェア コンポーネントとオペレーティング システムを接続する特別なソフトウェアです。通常、これはマザーボード上のフラッシュ メモリチップに保存されますが、チップが別の種類のROMである場合もあります。
コンピューターの電源を入れると、BIOS がいくつかの処理を実行します。これは通常のシーケンスです。
- カスタム設定については CMOS セットアップを確認してください
- 割り込みハンドラーとデバイスドライバーをロードする
- レジスタと電源管理の初期化
- 電源投入時自己テスト (POST) を実行する
- システム設定を表示する
- どのデバイスが起動可能かを判断する
- ブートストラップ シーケンスを開始する
BIOS が最初に行うことは、相補型金属酸化膜半導体(CMOS) チップ上にある少量 (64バイト) の RAM に保存されている情報をチェックすることです。 CMOS セットアップは、システムに特有の詳細情報を提供し、システムの変更に応じて変更できます。 BIOS はこの情報を使用して、必要に応じてデフォルトのプログラミングを変更または補足します。これらの設定については後ほど詳しく説明します。
割り込みハンドラーは、ハードウェア コンポーネントとオペレーティング システムの間のトランスレーターとして機能する小さなソフトウェアです。たとえば、キーボードのキーを押すと、信号がキーボード割り込みハンドラーに送信され、それが何であるかを CPU に伝え、オペレーティング システムに渡します。デバイス ドライバーは、キーボード、マウス、ハード ドライブ、フロッピー ドライブなどの基本ハードウェア コンポーネントを識別するその他のソフトウェアです。 BIOS は常にハードウェアとの間で送受信される信号を傍受しているため、通常は高速に実行するためにRAMにコピーまたはシャドウされます。
コンピュータの起動
コンピューターの電源を入れると、最初に BIOS ソフトウェアが動作しているのが表示されます。多くのマシンでは、BIOS は、コンピュータに搭載されているメモリの量、ハードディスクの種類などを説明するテキストを表示します。この起動シーケンス中に、BIOS はコンピュータを実行できる状態にするために膨大な量の作業を行っていることがわかりました。このセクションでは、一般的な PC でのこれらのアクティビティのいくつかについて簡単に説明します。
CMOS セットアップをチェックし、割り込みハンドラーをロードした後、BIOS はビデオ カードが動作しているかどうかを判断します。ほとんどのビデオ カードには、カード上のメモリとグラフィック プロセッサを初期化する独自の小型 BIOS が搭載されています。そうでない場合は、通常、BIOS がロードできるマザーボード上の別の ROM にビデオ ドライバー情報が存在します。
次に、BIOS は、これがコールド ブートであるか再起動であるかを確認します。これは、メモリ アドレス 0000:0472 の値をチェックすることによって行われます。値 1234h は再起動を示し、BIOS は残りの POST をスキップします。それ以外のものはコールド ブートとみなされます。
コールド ブートの場合、BIOS は各メモリ アドレスの読み取り/書き込みテストを実行して RAM を検証します。キーボードとマウスの PS/2 ポートまたはUSB ポートをチェックします。ペリフェラル コンポーネント インターコネクト( PCI ) バスを検索し、見つかった場合はすべての PCI カードをチェックします。 BIOS が POST 中にエラーを検出した場合、一連のビープ音または画面に表示されるテキスト メッセージによって通知されます。この時点でのエラーは、ほとんどの場合、ハードウェアの問題です。
BIOS はシステムに関する詳細を表示します。通常、これには次の情報が含まれます。
小型コンピュータ システム インターフェイス( SCSI ) アダプタ用のドライバなどの特別なドライバはアダプタからロードされ、BIOS によって情報が表示されます。次に、BIOS は、CMOS セットアップでブートデバイスとして識別された一連のストレージ デバイスを調べます。 「ブーツ」は「ブーツストラップ」の略で、「ブーツストラップで自分を高めなさい」という古い言葉があります。ブートとは、オペレーティング システムを起動するプロセスを指します。 BIOS は、最初のデバイスからブート シーケンスを開始しようとします。 BIOS がデバイスを見つけられない場合は、リスト内の次のデバイスを試します。デバイス上で適切なファイルが見つからない場合、起動プロセスは停止します。コンピュータを再起動するときにディスクを残したことがある人は、おそらくこのメッセージを見たことがあるでしょう。
BIOS は、ドライブに残っているディスクからコンピュータを起動しようとしました。正しいシステム ファイルが見つからなかったため、続行できませんでした。もちろん、これは簡単な修正です。ディスクを取り出してキーを押すだけで続行できます。
BIOS の設定
前のリストでは、BIOS が CMOS セットアップのカスタム設定をチェックしていることがわかりました。これらの設定を変更するには次の手順を実行します。
CMOS セットアップに入るには、最初の起動シーケンス中に特定のキーまたはキーの組み合わせを押す必要があります。ほとんどのシステムでは、「Esc」、「Del」、「F1」、「F2」、「Ctrl-Esc」、または「Ctrl-Alt-Esc」を使用してセットアップを開始します。通常、ディスプレイの下部には「__を押してセットアップに入る」というテキスト行が表示されます。
セットアップに入ると、いくつかのオプションを含む一連のテキスト画面が表示されます。これらの一部は標準ですが、その他は BIOS の製造元によって異なります。一般的なオプションは次のとおりです。
- システム時刻/日付– システムの時刻と日付を設定します。
- ブート シーケンス– BIOS がオペレーティング システムのロードを試行する順序
- プラグ アンド プレイ– 接続されたデバイスを自動検出するための標準。コンピュータとオペレーティング システムの両方がサポートしている場合は、「はい」に設定する必要があります。
- マウス/キーボード– 「Num Lock を有効にする」、「キーボードを有効にする」、「マウスの自動検出」…
- ドライブ構成– ハードドライブ、CD-ROM、フロッピードライブを構成します。
- メモリ– 特定のメモリ アドレスにシャドウするように BIOS に指示します。
- セキュリティ– コンピューターにアクセスするためのパスワードを設定します
- 電源管理– 電源管理を使用するかどうかを選択し、スタンバイおよびサスペンドの時間を設定します。
- 終了– 変更を保存するか、変更を破棄するか、デフォルト設定を復元します
設定を変更する場合は十分に注意してください。設定が正しくないと、コンピュータが起動しなくなる可能性があります。変更が完了したら、「変更を保存」を選択して終了する必要があります。 BIOS はコンピュータを再起動して、新しい設定を有効にします。
BIOS はCMOSテクノロジーを使用して、コンピューターの設定に加えられた変更を保存します。このテクノロジーを使用すると、小型のリチウムまたはニカドバッテリでデータを何年も保持するのに十分な電力を供給できます。実際、新しいチップの中には、10 年間使用できる小さなリチウム バッテリーが CMOS チップに直接組み込まれているものもあります。
BIOS のアップデート
場合によっては、コンピューターの BIOS を更新する必要があります。これは特に古いマシンに当てはまります。新しいデバイスや標準が登場すると、新しいハードウェアを理解するために BIOS を変更する必要があります。 BIOS は何らかの形式の ROM に保存されているため、BIOS を変更するのは、他のほとんどの種類のソフトウェアをアップグレードするよりも少し難しくなります。
BIOS 自体を変更するには、おそらくコンピューターまたは BIOS の製造元が提供する特別なプログラムが必要になります。システムの起動時に表示される BIOS のリビジョンと日付の情報を確認するか、コンピュータの製造元に問い合わせて、使用している BIOS の種類を確認してください。次に、BIOS 製造元の Web サイトにアクセスして、アップグレードが利用可能かどうかを確認します。アップグレードと、それをインストールするために必要なユーティリティ プログラムをダウンロードします。場合によっては、ユーティリティとアップデートが 1 つのファイルに結合されてダウンロードされることがあります。プログラムを BIOS アップデートとともにフロッピー ディスクにコピーします。フロッピー ディスクをドライブに入れてコンピュータを再起動すると、プログラムによって古い BIOS が消去され、新しい BIOS が書き込まれます。 BIOS をチェックする BIOS ウィザードは、「BIOS アップグレード」で見つけることができます。
主な BIOS メーカーには次のようなものがあります。
CMOS セットアップの変更と同様、BIOS をアップグレードするときは注意してください。コンピュータ システムと互換性のあるバージョンにアップグレードしていることを確認してください。そうしないと、BIOS が破損する可能性があり、コンピュータを起動できなくなります。疑わしい場合は、コンピュータの製造元に問い合わせて、アップグレードが必要かどうかを確認してください。