Un sistem de operare este un set de programe care:
a) asigură gestionarea resurselor unui sistem de calcul, implementând algoritmi care trebuie să maximizeze performanţele acestuia;
b) realizează o interfaţă între utilizator şi sistem de calcul, extinzând dar şi simplificând setul de operaţii disponibile.
Sistemul de operare se interpune între programele de aplicaţii (aflate pe nivelul cel mai de sus într-o structură stratificată a unui calculator) şi BIOS, care este deasupra nivelului hardware al sistemului de calcul (nivelul cel mai de jos).
BIOS (basic input/output system) reprezintă software-ul de nivelul cel mai de jos care controlează hardware-ul calculatorului.
Combinaţia dintre BIOS-ul plăcii de bază (ROM BIOS), BIOS-ul modulelor adaptoare şi driverele încărcate de pe disc alcătuiesc întregul BIOS.
Un PC conţine o structură sub forma a patru straturi (vezi figura de mai jos):
-hardware
-BIOS
-Sisteme de operare
-Programe de aplicaţii
Scopul acestui concept, de echipament stratificat, este de a permite unui anumit sistem de operare şi aplicaţiilor să ruleze pe structuri hardware diferite.
De exemplu, dacă o aplicaţie cere sistemului de operare salvarea unui fişier, aplicaţia nu trebuie să ştie cum să salveze pe disc. Ea este izolată de hardware, poate fi rulată pe orice echipament, comunicând cu sistemul de operare. Sistemul de operare comunică apoi cu BIOS-ul sau cu driverele.
Producătorii de hardware sunt cei care care realizează driverele necesare. Ele sunt de obicei specifice sistemului de operare. Totuşi acestea sunt grupate astfel: pentru Windows 95/98/ Me sau pentru Windows NT, 2000, XP,Vista,7,8.
Deoarece BIOS-ul arată la fel pentru toate sistemele de operare, indiferent de hardware-ul cu care face legătura, acelaşi sistem de operare poate să lucreze pe o varietate de sisteme hardware.
BIOS-ul din ROM-ul plăcii de bază conţine driverele iniţiale pentru pornirea corectă a sistemului de operare. Primele variante de BIOS conţineau drivere pentru componentele iniţiale ale sistemului: tastatură, unitatea de dischetă, unitatea de hard disc. Ulterior
calculatorului i s-au adăugat componente hardware pentru care nu existau drivere în BIOS-ul plăcii de bază: adaptoare video, unităţi CD-ROM, hard discuri SCSI, porturi USB.
Pentru rezolvarea acestei situaţii a fost mai simplu ca noile drivere să fie copiate pe hard disc şi să fie încărcate odată cu sistemul, decât să se construiască BIOS-uri noi pe plăcile de bază. Aceste drivere nu trebuie să fie active în timpul încărcării sistemului.
Afişarea pe monitor este însă necesară înainte de încărcarea sistemului de operare. Având în vedere acest lucru, s-a ajuns la ideea ca programul din ROM-ul plăcii de bază săpoată scana sloturile pentru depistarea modulelor adaptoare pe care există ROM. În momentul identificării unui astfel de modul, programul din acel ROM este executat, înainte de încărcarea sistemului de operare. În acest fel, ROM-ul plăcii de bază nu mai trebuie modificat. În afară de adaptorul video, alte module adaptoare care conţin ROM sunt adaptoarele SCSI, plăcile de reţea (pentru terminale fără hard disc) sau module adaptoare IDE.
BIOS-ul plăcii de bază are în principiu următoarele 4 funcţii principale:
- POST (Power-On Self Test) Programul POST testează procesorul memoria, cipset-ul, adaptorul video, unităţile de disc, tastatura.
- CMOS setup. Acest program permite configurarea parametrilor plăcii de bază şi ai cipset-ului, a datei, orei, parolelor, unităţilor de disc, precum şi succesiunea unităţilor de încărcare.
- Bootstrap loader. Este o rutină care caută pe unităţile de disc din sistem un sector principal valid de încărcare. Dacă este găsit, programul pe care îl conţine este executat. Apoi, programul din sectorul principal de încărcare continuă procesul de încărcare cu sectorul de încărcare al sistemului de operare.
- BIOS. Conţine colecţia de drivere utilizate ca o interfaţă între sistemul de operare şi hardware-ul sistemului, la încărcare şi în timpul funcţionării. Când se rulează în modul DOS sau Windows în Safe Mod (un mod de lucru în care se încarcă doar driverele de bază), se rulează numai aceste drivere pentru că de pe disc nu se încarcă nici unul.
În principiu, programul POST realizează următoarele acţiuni:
- determină dacă există vreun circuit BIOS pe placa video; dacă există, executăprogramul respectiv, având ca efect iniţializarea plăcii video, încât aceasta poate fi folosităpentru comanda monitorului în vederea afişării; ca prim mesaj, pe monitor apare o notiţă referitoare la drepturile de autor, (conţine informaţii despre BIOS: producător, an, serie, etc), numită şi ecranul Startup;
- determină dacă alte dispozitive au BIOS propriu, de exemplu hard discul;
- verifică memoria principală, pentru a afla mărimea ei şi dacă funcţionează corect;
- verifică şi celelalte dispozitivele standard (tastatură, mouse, porturi) ale PC-ului,
- pentru a vedea dacă există şi funcţionează normal; dacă BIOS-ul acceptă standardul Plug and Play, detectează şi configurează dispozitivele Plug and Play (a se vedea paragraful 3.3 în acest sens);
- oferă utilizatorului posibilitatea de a modifica parametrii pentru dispozitivele standard care există în PC, prin intrarea în programul CMOS Setup (în acest scop trebuie apăsată o tastă, de exemplu Delete sau F2, în funcţie de versiunea BIOS-ului); aceşti
- parametri (date) sunt înscrişi într-o zonă de memorie numită RAM CMOS, cu o capacitate de 64 octeţi; această memorie conţine un circuit integrat de tip CMOS alimentat de la o baterie, pentru a memora informaţiile când calculatorul e deconectat de la tensiunea de alimentare; tot acest circuit conţine ceasul care măsoară data şi ora;
- construieşte câteva tabele de date care păstrează o evidenţă clară a numărului de porturi seriale şi paralele, a unităţilor de stocare magnetică şi a celorlalte dispozitive standard din PC;
În final, caută sistemul de operare şi îl încarcă în memoria principală, după care acesta preia controlul asupra calculatorului.
Pe tot parcursul rulării programului BIOS, pot fi afişate mesaje corespunzătoare când sunt detectate erori, în unele cazuri programul putându-se opri din rulare. Dacă erorile se referă la placa video, nu pot fi afişate mesaje de eroare, folosindu-se semnalizarea sonoră.
Principalii producători de ROM BIOS sunt: AMI (American Megatrends Inc), Phoenix Technologies şi Award Software.