¿Qué es BIOS y por qué la necesitamos?

Question 1

Las PC funcionan con programas complicados, llamados sistemas operativos (SO). Están alojados en la memoria RAM, que esvolátil,es decir, pierde su contenido cuando lo apagas.

Entonces surge la pregunta: cuando se enciende la PC, dado que la RAM estará vacía, ¿cómo se iniciará la PC?

La BIOS es lo que hace esto posible. Es un programa muy pequeño, alojado en una memoria de sólo lectura (=ROM) que no es volátil,es decir, no desaparece cuando apagas la alimentación. Se carga automáticamente en la PC desde la ROM mediante un circuito especial, para que la PC pueda iniciar su proceso de arranque.

Dado que la cantidad de memoria ROM es pequeña, es un programa pequeño, que puede hacer un número limitado de cosas, básicamente tres:

Realiza una autoprueba;
comprueba que los periféricos (disco, vídeo, teclado,...) funcionan correctamente y los inicializa;
determina una lista de lugares donde podría residir una etapa más avanzada para la inicialización (su disco duro, un disco cd-rom, una memoria USB, la red) e intenta pasar el control a esta nueva etapa. Si tiene éxito, el proceso de inicio continúa; de lo contrario, se detiene con algunos mensajes de error difíciles de comprender.

Fui vago sobre la segunda etapa: básicamente, la nueva etapa está ubicada en una ubicación especial del disco duro, CD-ROM o memoria USB, llamada Master Boot Record (MBR). Esto es undiminuto(446 bytes) del disco, por ejemplo, que le dice a la computadora cómo está dividido el disco (particionado es el término técnico) en porciones, y en cuál de estas porciones se puede encontrar la siguiente etapa del proceso de encendido. Esta última etapa es la etapa final, que será la encargada de cargar el verdadero Sistema Operativo (Windows, Mac Os, Linux, Unix,...) en la RAM del pc. Y, a partir de ese momento, todo sigue como siempre.

Answer

Las PC funcionan con programas complicados, llamados sistemas operativos (SO). Están alojados en la memoria RAM, que esvolátil,es decir, pierde su contenido cuando lo apagas.

Entonces surge la pregunta: cuando se enciende la PC, dado que la RAM estará vacía, ¿cómo se iniciará la PC?

La BIOS es lo que hace esto posible. Es un programa muy pequeño, alojado en una memoria de sólo lectura (=ROM) que no es volátil,es decir, no desaparece cuando apagas la alimentación. Se carga automáticamente en la PC desde la ROM mediante un circuito especial, para que la PC pueda iniciar su proceso de arranque.

Dado que la cantidad de memoria ROM es pequeña, es un programa pequeño, que puede hacer un número limitado de cosas, básicamente tres:

Realiza una autoprueba;
comprueba que los periféricos (disco, vídeo, teclado,...) funcionan correctamente y los inicializa;
determina una lista de lugares donde podría residir una etapa más avanzada para la inicialización (su disco duro, un disco cd-rom, una memoria USB, la red) e intenta pasar el control a esta nueva etapa. Si tiene éxito, el proceso de inicio continúa; de lo contrario, se detiene con algunos mensajes de error difíciles de comprender.

Fui vago sobre la segunda etapa: básicamente, la nueva etapa está ubicada en una ubicación especial del disco duro, CD-ROM o memoria USB, llamada Master Boot Record (MBR). Esto es undiminuto(446 bytes) del disco, por ejemplo, que le dice a la computadora cómo está dividido el disco (particionado es el término técnico) en porciones, y en cuál de estas porciones se puede encontrar la siguiente etapa del proceso de encendido. Esta última etapa es la etapa final, que será la encargada de cargar el verdadero Sistema Operativo (Windows, Mac Os, Linux, Unix,...) en la RAM del pc. Y, a partir de ese momento, todo sigue como siempre.

Question 2

Buena pregunta.

Cuando acepté mi primer trabajo de programación en 1978, teníamos una mini computadora del tamaño de una habitación. UnHP2100. Cuando fallaba, necesitábamos configurar cuidadosamente 16 interruptores en el panel frontal, luego activar un interruptor para cargar esa palabra de memoria y repetir esto unas 20 veces. Si cometiera el más mínimo error, tendría que empezar de nuevo.

Lo que había que programar a mano era un programa extremadamente simple llamadocargador de arranque. Una vez cargado, haríamos clic en el interruptor de ejecución para ejecutar este código y un programa iniciaría el lector de cintas de papel y leería los agujeros en una cinta de papel larga en la memoria.

En esta cinta de papel había otro programa más complicado que era un simpleBIOS o sistema básico de entrada/salida. Este programa sabía cómo acceder a los discos duros, por ejemplo, sabía cómo mover el cabezal de lectura y escritura hacia adelante y hacia atrás y cómo acceder a un sector de datos que contenía otro programa, uno más grande, el sistema operativo. Y si algo salía mal, tenía una herramienta de línea de comando muy simple para interrogar lo que había en la memoria y editarlo manualmente.

Es un proceso de tres pasos y eso no ha cambiado en todos estos años.

Ahora bien, en estas primeras PC, el BIOS de las microcomputadoras era un poco diferente de lo que es hoy.

Cuando escribías un comando en la línea de comando, como dir para enumerar los archivos en un disco, el sistema operativo calculaba dónde buscar según un sistema de archivos, pero luego le pedía al BIOS que realmente hiciera el trabajo de hacer que el hardware se moviera y girara. el disco para obtener un bloque específico de datos. De manera similar, el BIOS proporcionó la interfaz de bajo nivel para los puertos serie utilizados para mostrar información en la pantalla y obtener pulsaciones de teclas, y para enviar datos a la impresora, etc. Entonces, DOS (el sistema operativo de disco) se ocuparía de la línea de comando, pero una vez Se descubrió que era necesario enviar un carácter a la pantalla, ese trabajo se entregó al BIOS, que sabía cómo operar el circuito de E/S en serie.

Entonces el BIOS era una capa de abstracción que hacía posible ejecutarCPMyMSDosen hardware diferente, por ejemplo, diferentes tamaños y tipos de discos duros y disquetes.

Hoy en día, el BIOS es similar, pero una vez que el sistema operativo está cargado, la mayoría de los sistemas operativos reemplazan los controladores de hardware del BIOS con controladores más estrechamente integrados en el sistema operativo. Esto se hace para obtener un mejor rendimiento, es decir, hacer lo mismo más rápido.

IBMpublicó el código fuente de su BIOS para la PC IBM para que los ingenieros pudieran estudiarlo y modificarlo. Un invierno también desarmé MSDos, todo el maldito sistema operativo, algo para lo que nadie tiene licencia hoy en día, para ver cómo funcionaba. Me tomó un par de meses y algunos programas básicos inteligentes para desmontarlo, y mucho rascarme la cabeza para tratar de entender lo que hacía el código, pero al final me dio una comprensión sólida de lo que hace exactamente un sistema operativo y como lo hace. No es magia. Son sólo un montón de funciones cuidadosamente escritas para tomar comandos de alto nivel y convertirlos en acciones de hardware. Y la BIOS no es diferente. Tiene un montón de cosas que puede solicitarle que haga y formas en que se puede configurar para varios hardware.

Pensé que un poco de historia sobre el origen de todo esto podría ayudarte a comprender mejor esta magia moderna. Hoy en día, este código es propietario, por lo que la mayoría de los ingenieros nunca pueden saber cómo funciona.

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