Basic Input Output System - Définition

Introduction

Le Basic Input Output System ou BIOS (système élémentaire d'entrée/sortie) est, au sens strict, un ensemble de fonctions, contenu dans la mémoire morte (ROM) de la carte mère d'un ordinateur lui permettant d'effectuer des opérations élémentaires lors de sa mise sous tension, par exemple la lecture d'un secteur sur un disque. Par extension, le terme est souvent utilisé pour décrire l'ensemble du micrologiciel (« logiciel embarqué » ou « firmware ») de la carte mère.

Fournisseurs

Le BIOS est presque toujours développé par le fabricant de la carte mère car il contient les routines élémentaires pour effectuer les opérations simples d'entrée/sorties évoquées ci-dessus.

Tous les ordinateurs, y compris ceux qui existaient bien avant l'invention du PC (par exemple IBM 1130 et 1800), possédaient par définition un BIOS. Toutefois, depuis 1981, ce mot désigne plus spécifiquement celui de l'IBM PC.

Depuis 1999, la Fondation pour le logiciel libre soutient coreboot (LinuxBIOS) un BIOS sous licence Licence publique générale GNU car on peut maintenant flasher le bios de sa carte mère pour le remplacer par un autre. L'avantage de ce système (machine fonctionnant avec un BIOS) est de ne pas devoir développer un système d'exploitation spécifique pour chaque carte mère.

Peu importe comment le fabricant a développé cette carte mère (quels composants il a choisi, peu importe comment fonctionne le « hardware » de cette carte mère), en utilisant les mêmes fonctions du BIOS sur deux cartes mères différentes, on obtiendra le même résultat. Ce sont ces fonctions que les systèmes d'exploitation utilisent pour faire fonctionner les applications. Le BIOS comprend également le POST (Power-On Self-Test), exécuté au démarrage de l'ordinateur, qui déclare les disques, configure les composants et recherche un système d'exploitation avant de le lancer. Sa tâche principale est de fournir un support de bas niveau pour communiquer avec les périphériques. Habituellement ceci inclut le support du clavier au moins dans un mode (pas forcément l'USB) et d'un mode d'affichage simplifié. Le BIOS est écrit en code machine et a généralement été développé en langage assembleur.

Les deux BIOS historiques du PowerPC se sont nommés successivement PREP et CHRP.

BIOS en tant que firmware

Le BIOS est parfois appelé firmware, car il est très proche du hardware. Avant les années 1990, les BIOS étaient stockés sur des puces ROM qui ne pouvaient être modifiées. Au fur et à mesure que leur complexité, et le besoin de mises à jour se sont fait sentir, ils furent stockés sur des mémoires EEPROM ou Flash qui pouvaient être modifiées.

Ainsi, il est possible de mettre à jour, de manière logicielle, le BIOS d'un ordinateur. Cette action est appelée « Flasher le BIOS ». Un problème (coupure d'électricité, mauvaise version de ROM...) lors de cette opération peut rendre la carte mère définitivement inutilisable. Il est donc conseillé de ne flasher le BIOS que lorsque cette opération est vraiment nécessaire. Certaines cartes mères possèdent deux versions du BIOS : la version actuelle qu'il est possible de modifier logiciellement et une copie de sauvegarde, un cavalier permettant d'écraser la version actuelle par la version de sauvegarde. Il existe, de plus, des mécanismes permettant d'ajouter une deuxième mémoire flash à une carte mère n'en possédant qu'une, à condition que la puce initiale du BIOS soit extractible.

Boot BIOS

Depuis l'introduction des PC compatibles IBM en août 1981, le BIOS émet les premières commandes au système durant la phase de démarrage, pour indiquer par exemple sur quel disque et à quel endroit de celui-ci trouver le chargeur d'amorçage (ou Boot loader) du système d'exploitation, en général Windows, Linux, Mac OS ou autre. Dans le cas de Windows, il s'agit du NTLDR, dans le cas d'un système en multiboot (possibilité de démarrer plusieurs systèmes d’exploitation sur un même ordinateur), Lilo dans les cas simples (Windows et Linux), GRUB dans les cas plus sophistiqués (tous systèmes supportés).

Le BIOS contient également des outils de diagnostic pour vérifier sommairement l'intégrité des composants critiques comme la mémoire, le clavier, le disque dur, les ports d'entrée/sortie, etc.

Certains paramètres du BIOS peuvent être réglés par l'utilisateur (ordre des périphériques à scruter pour détecter une zone de boot, type et fréquence du processeur, etc.). L'ensemble de ces paramètres est stocké de manière permanente grâce à une mémoire de taille réduite (quelques centaines d'octets) à faible consommation (type CMOS) alimentée par une pile (généralement au lithium) présente sur la carte mère. Cette mémoire est communément appelée, par abus, « CMOS ».

Le code source des premiers PC et AT BIOS était inclus avec le Manuel des Références Techniques IBM. Aujourd'hui, la plupart des cartes mères sont livrées sans le code source du BIOS. L'utilisateur doit télécharger des mises à jour fournies par le constructeur. Ces mises à jour sont parfois nécessaires à la prise en charge de certains périphériques.

Historiquement, en plus des fonctions de diagnostic et de configuration, le BIOS fournit un ensemble de services permettant de faire le plus d'abstractions possible de la couche matérielle. Ces services sont utilisés par le système d'exploitation et sont accessibles via certaines zones mémoires (40:00 par exemple) ou certaines interruptions logicielles (10h, 11h, 12h et 13h notamment). Cependant, dans la pratique, les systèmes d'exploitation modernes n'utilisent ces services que lors de l'amorçage ; ils utilisent ensuite soit leur propres pilotes, soit les fonctions ACPI pour les opérations liées à la carte mère.