BIOS (Basic Input-Output System)

BIOS (Basic Input/Output System), bilgisayarın açılışında donanımların tanınmasını ve sistemin çalışmaya hazır hale gelmesini sağlayan temel giriş/çıkış sistemidir. Ana kart üzerinde bulunan bir bellek çipinde saklanan BIOS, işletim sisteminden bağımsız olarak çalışır ve bilgisayarın ilk yazılım katmanını oluşturur.

Bilgisayarın açılışında ilk çalışan program olan BIOS, işlemci tarafından doğrudan ROM, EEPROM veya Flash ROM belleğinden okunur. Bu yazılım, klavye, fare, ekran kartı, sabit disk, RAM, optik sürücüler gibi bileşenleri tanır, test eder ve gerekli temel ayarları yapar. Daha sonra işletim sistemine kontrolü devreder.

Kısaca BIOS, donanım ve işletim sistemi arasındaki iletişimi sağlayan köprü görevi görür. İşletim sistemi yüklenmeden önce tüm donanım bileşenlerinin düzgün çalıştığından emin olmak BIOS’un sorumluluğundadır.

Tarihçe ve Gelişim

BIOS kavramı ilk kez 1970’lerde mikro bilgisayar sistemlerinde kullanılmaya başlanmıştır. 1981 yılında IBM tarafından piyasaya sürülen ilk kişisel bilgisayarlarda (IBM PC) BIOS, sistemin temel kontrol yazılımı olarak tanımlanmış ve bilgisayar mimarilerinde standart hâline gelmiştir.

İlk BIOS sürümleri yalnızca basit donanım testleri ve disketteki sistem dosyalarını yükleme işlevine sahipti. Ancak donanım çeşitliliğinin artmasıyla birlikte sabit diskler, ağ kartları, USB sürücüler, optik medya ve farklı işlemci türleri için destek eklendi.

2000’li yılların başından itibaren, klasik BIOS’un yerini daha gelişmiş bir sistem olan UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) almaya başlamıştır. UEFI, grafik arayüz, büyük disk desteği (2 TB üstü) ve güvenli önyükleme (Secure Boot) gibi yeni özelliklerle BIOS’un görevini genişletmiştir. Bununla birlikte BIOS kavramı, temel sistem başlatma işlemlerini tanımlamak için hâlen kullanılmaktadır.

BIOS’un Temel Görevleri

BIOS, sistem açılışında donanımın kontrolü ve işletim sistemine hazırlık amacıyla bir dizi işlemi yürütür. Bu işlemler genellikle belirli bir sıra içinde gerçekleşir:

• POST (Power-On Self Test): Bilgisayar açıldığında BIOS, tüm donanım bileşenlerini test eder. RAM, işlemci, klavye, ekran kartı, sabit disk gibi birimler çalışıp çalışmadığı açısından kontrol edilir. Donanımda hata varsa, kullanıcıya sesli uyarı (bip kodu) veya ekranda hata mesajı ile bilgi verilir.
• • Tek bip sesi genellikle sistemin sorunsuz açıldığını gösterir.
  • Sürekli veya aralıklı bip sesleri, bellek veya ekran kartı gibi donanımlarda hata olduğunu bildirir.
  • POST testi, sistemin güvenli biçimde önyüklenmesini sağlamak için zorunludur.
• Donanım Tanıma ve Başlatma: BIOS, sistemde bulunan çevre birimlerini tanır ve gerekli başlangıç komutlarını gönderir. Klavye, fare, disk sürücüleri, USB portları gibi bileşenlerin çalışma parametrelerini ayarlar.
• CMOS Ayarlarının Okunması: Donanım konfigürasyon bilgileri, tarih-saat verileri ve önyükleme seçenekleri CMOS belleğinde saklanır. BIOS, bu bilgileri okuyarak sistemi kullanıcının tanımladığı ayarlarla başlatır.
• Önyükleme (Boot) İşlemi: BIOS, işletim sisteminin bulunduğu sürücüyü (HDD, SSD, CD/DVD veya USB) kontrol eder. Tanımlı sürücüde sistem önyükleme dosyası varsa işletim sistemine devredilir.
• Donanım ve Yazılım Arayüzü Sağlama: BIOS, donanım ile işletim sistemi arasında iletişim sağlayan düşük seviyeli bir arayüzdür. Klavye girdisi, ekran çıktısı, disk okuma-yazma gibi işlemler BIOS tarafından yönetilir.

BIOS’un Yapısı ve Bellek Konumu

BIOS, ana kart üzerinde bulunan özel bir bellek çipinde saklanır. Bu çip, yalnızca okunabilir bellek (ROM – Read Only Memory) veya günümüzdeki ana kartlarda olduğu gibi elektrikle silinebilir ve yeniden yazılabilir bellek (EEPROM veya Flash ROM) türündedir.

BIOS’un çalışabilmesi için sistemde CMOS belleği ve bu belleği destekleyen bir pil bulunur.

• CMOS Belleği: Donanım ayarları, tarih, saat ve sistem yapılandırmaları gibi bilgiler burada saklanır.
• CMOS Pili: Bu küçük pil, bilgisayar kapalıyken bile CMOS verilerinin silinmemesini sağlar. Pil bittiğinde sistem tarih ve saat bilgileri sıfırlanır ve BIOS ayarları varsayılan hâle döner.

BIOS’un üreticiye göre farklı türleri vardır. En bilinen BIOS üreticileri AMI (American Megatrends Inc.), Award ve Phoenix Technologies'dir. Her üretici, kendi BIOS sürümünde benzer temel işlevleri sağlar ancak görsel arayüz ve menü isimleri farklı olabilir.

POST (İlk Açılış) Süreci

POST (Power-On Self Test), bilgisayarın ilk açılış sürecinde BIOS tarafından gerçekleştirilen bir kendini test etme aşamasıdır. Sistem açıldığında işlemci önce BIOS yazılımını belleğe yükler. Daha sonra POST süreci başlar ve aşağıdaki adımlar gerçekleşir:

1. İşlemci ve bellek kontrol edilir.
2. Klavye ve ekran kartı çalışırlığı test edilir.
3. Disk sürücüleri ve bağlantı noktaları tanımlanır.
4. Donanımda hata varsa bip kodu veya ekran uyarısı oluşturulur.
5. Tüm testler başarılıysa BIOS önyükleme aşamasına geçer.

POST süreci, bilgisayarın fiziksel olarak sağlıklı çalışıp çalışmadığını anlamak için en temel test mekanizmasıdır. Hatalı bir donanımın sistem kararlılığını etkilememesi için POST işlemi tamamlanmadan işletim sistemi yüklenmez.

BIOS Ayar Ekranı (Setup Utility)

BIOS Setup menüsü, kullanıcıların sistem ayarlarını değiştirebileceği bir arayüzdür. Bu ekrana bilgisayar açılırken genellikle DEL, F2, F10 veya ESC tuşlarına basılarak girilir. BIOS ayar ekranında yapılabilen temel işlemler şunlardır:

• Sistem saati ve tarihi ayarlamak,
• Önyükleme sırasını belirlemek (Boot Priority),
• Donanım bileşenlerini etkinleştirmek veya devre dışı bırakmak,
• Güvenlik parolaları tanımlamak,
• Fan ve sıcaklık kontrolü gibi donanım izleme işlemlerini yapmak,
• Enerji tasarrufu ve güç yönetimi ayarlarını yapılandırmak.

Bu ayarlarda yapılan değişiklikler CMOS belleğinde saklanır ve sistem kapatılsa bile CMOS pili sayesinde korunur.

BIOS ve Güvenlik

BIOS, bilgisayarın güvenli çalışması için önemli bir bileşendir. Güvenlik amaçlı kullanılabilecek bazı özellikler şunlardır:

• Parola Koruması: Kullanıcı veya yönetici parolası belirlenerek BIOS ayar ekranına izinsiz giriş engellenebilir.
• Önyükleme Engeli: Harici aygıtlardan (USB, CD/DVD) sistem başlatılması engellenebilir.
• Secure Boot: Modern BIOS/UEFI sistemlerinde dijital imzalı önyükleme dosyalarıyla sistem bütünlüğü doğrulanır.
• Firmware Koruma: BIOS yazılımının yetkisiz kişilerce değiştirilmesi veya zarar görmesi engellenir.

Ancak BIOS kötü amaçlı yazılımlar tarafından hedef alınabilir. “Rootkit” veya “firmware malware” olarak bilinen saldırılar BIOS’a bulaşarak sistemi kalıcı şekilde etkileyebilir. Bu nedenle BIOS güncellemeleri yalnızca üreticinin resmi kaynaklarından yapılmalıdır.

BIOS Güncellemeleri

BIOS, üretici firmalar tarafından zaman zaman güncellenir. Bu güncellemeler;

• Yeni donanım desteği eklemek,
• Hata düzeltmek (bug fix),
• Performans ve güvenlik iyileştirmeleri yapmak amacıyla gerçekleştirilir.

Güncelleme işlemi “BIOS Flashing” olarak adlandırılır. Yanlış bir güncelleme sistemin açılmamasına neden olabileceğinden, işlem dikkatli yapılmalı ve ana kart üreticisinin talimatları izlenmelidir.

BIOS ve UEFI Karşılaştırması

Modern bilgisayarlarda BIOS’un yerini UEFI (Unified Extensible Firmware Interface) almaya başlamıştır.

Aralarındaki temel farklar şunlardır:

• BIOS yalnızca MBR (Master Boot Record) yapısını destekler; UEFI ise GPT (GUID Partition Table) yapısını kullanır.
• UEFI, 2 TB’tan büyük diskleri ve çok çekirdekli işlemcileri destekler.
• UEFI arayüzü grafiksel olup fare desteği sunar; BIOS yalnızca klavye ile yönetilir.
• UEFI, Secure Boot özelliğiyle dijital imza doğrulaması yapar ve kötü amaçlı yazılımların yüklenmesini engeller.

Buna rağmen BIOS’un kavramsal işlevi sürmekte, özellikle eski donanımlarda temel sistem yazılımı olarak kullanılmaktadır.

BIOS, bilgisayarın açılışında sistemin donanımını tanıyan, test eden ve işletim sistemine devreden temel yazılımdır. POST testi, CMOS ayarları ve önyükleme sırası gibi süreçleri yöneterek sistemin kararlı çalışmasını sağlar. Günümüzde yerini UEFI teknolojisi alsa da BIOS, bilgisayar mimarisinin en temel bileşenlerinden biri olarak önemini korumaktadır.