Chapter 09

3日目::マザーボード3回目「BIOS基礎編」

shiozumi
shiozumi
2021.07.09に更新

BIOS(ファームウェア)そもそもの役割は?

そういえば、BIOSそのものについての説明はしてきましたけど、本来の基本的な役割については、まだ、しっかり説明していないことに、今更ですが気づきましたよ~ ということで3回目も引き続き、BIOSについて学習して行きましょう! (;^_^A

ざっくりといえば、BIOS(ファームウェア)は、ハードウェアーを制御するプログラムである。OSやアプリケーション対して、共通のインターフェース仕様、機能を提供する。

OS、アプリケーション側からすると、ハードウェアーの詳細な仕様を理解しなくても、BIOSを使えば、その機能を利用することできる。

A社、B社、2つの異なったファームウェアは、各々の製品のハードウェアの違いを吸収して、OSに対して、機能を提供することを表しています。A社のファームウェアの下辺は、波線、B社のファームウェアの下は、斜線 となっていますが、両社ともに、上辺は、横一直線となり、OSの下辺の直線とは、隙間なく、ぴったりくっついていますね~

動画解説1(ファームウェアの役割)

https://youtu.be/kp1qNu7RvIE

動画解説2(ファームウェアがないと?)

https://youtu.be/eEnjQsVjck8

もしも、ファームウェア(BIOS)が無かったら?

この図では、OS側とハードウェアーの間に隙間ができていますが、これは、正しく制御できないということを、現わした概念図なんですよね~

要するに、グラフィックスカードを新しいものに変えた場合、そのカードに組み込まれた、BIOS拡張(firmware)と、OSにインストールするデバイスドライバも新しくなるので、特に問題なく、いままでのOS,プログラムで動作するってことなんですね。例えるなら、ポケトークのような翻訳機器みたいなもので、BIOSは、辞書のような物だと、イメージしておきましょう。

ROMに書き込まれたプログラムは、ファームウェアと呼ばれる

一応、復習も兼ねて、作図してみました!(笑) 緑色の四角は、電子基盤です!
ファームウェアとは、ROMに書き込まれたプログラムの総称です。それこそ、今時の電化製品の全てに、ファームウェアが入っていると思って良いでしょうね。(笑)

プチまとめ!

ファームウェア(BIOS,BIOS拡張)などのプログラムは、ハードウェアの動作制御を行うと同時に、OSやデバイスドライバに対して、共通のインターフェース機能を提供する。それによって、アプリケーションプログラムは、ハードウェアーに対しての詳細な仕様を意識することなく、プログラミングすることが可能となる。

ファームウェアとは、ROMに書き込まれたプログラムであり、ハードウェアを直接制御し、OSやデバイスとの間を仲介する役割を担っています。従って、最新のハードウェアに対応する為には、ファームウェアをアップデートする必要が出てきます。よって、マザーボードのBIOSアップデートも必要になる時があるんですね。

ファームウェアとソフトウェアの違いを再認識!

前回に使用した図に、ファームウェア(firmware) と、ソフトウェア(software)の補足説明を、追記しました。もう一度、復習しておきましょう!

動画解説3(firmware,software)

https://youtu.be/9juDmOM0kkY

  1. OS,デバイスドライバー,アプリケーションは、ソフトウェアです。ハードディスク等に、ファイル形式として保存されていて、メモリーに読み込まれて動作します。

  2. マザーボードのBIOS,各パーツのBIOS拡張は、ファームウェーアです。ROMに書き込まれています。

ROMについての補足(初心者向け)

次は、ファームウェアの説明の中で幾度となく出てくる、ROMという用語について、もう少し学習しておきましょう。尚、このサイトの図が割と分かりやすいので、こちらを使って説明して行きますね。

  1. ROMとRAMの違い(不揮発性、揮発性)
  2. いろいろなROMについての学習(消去可能なROMもある!)

https://itmanabi.com/memory-patern/

ここまで、繰り返し説明してきましたので、そろそろ初心者のみなさんも、少しは慣れてきたと思います。やっぱり慣れって大切なことで、反復していると、そのうち、はっとした気づきもあって、すんなり、理解してしまう瞬間もあるんですよね~ (o^―^o)ニコ

動画解説4(ROM,RAM)

https://youtu.be/xsZ6hzt6ZjE

動画解説5(マスクROM,PROM,EPROM,EEPROM)

https://youtu.be/5-04NoCyy_4

ROM消去装置、ROMライター(プログラムをROMに書き込む時に必要)など、興味がある方は、そちらについても、自己学習して下さいね。(中級者)

動画解説5で紹介した(6:33 秒あたり)ROMイレーサーは、実は、紫外線殺菌消毒保管庫でしたね。ROMの消去は可能だと思いますが、、、(;^_^A

ROMライターの商品は、こちら!

ROMライター(Amazonのリンクアドレス)

https://amzn.to/3wsoogS

動画の中の解説では、最大48ピン対応かな~? と言ってましたが、写真をよく見て数えたら、40ピンでしたね~(笑)

ROMイレーサーの商品は、こちら!

ROMイレーサー(モノタロウのリンクアドレス)

https://bit.ly/3xqwh80

DIP型(補足)

https://e-words.jp/w/DIP.html

ICチップのDIP型は、こちらをご覧になると、宜しいかと思います!

動画解説6(ロムライタ商品説明)

https://youtu.be/jJDV1juoU6Q

RAMについての補足(ランダムアクセスメモリ)

RAM(Random Access Memory)ランダムアクセスメモリ、通称ラムと呼ばれていますが、大きく分けると、以下の2つになります。通称、DRAM(ディーラム)、SRAM(エスラム)ですね。では、もう一度、こちらのサイトを使って説明して行きます。

  1. DRAM Dynamic Random Access Memory(ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ)
  2. SRAM Static Random Access Memory(スタティック・ランダム・アクセス・メモリ)

https://itmanabi.com/memory-patern/

ここでは、軽く触れておく程度にしますね。次回以降で解説して行きま~す!

動画解説7(DRAM,SRAM)

https://youtu.be/hDRhOE1Rj0I

「分かった」気になれるIT用語辞典(初心者の方はこちら!)

https://wa3.i-3-i.info/word16703.html
https://wa3.i-3-i.info/word16702.html

その他の方は、こちらをどうぞ!(IT用語辞典)

https://e-words.jp/w/DRAM.html
https://e-words.jp/w/SRAM.html

上級者の方は、こちら!(Wikipedia)

https://ja.wikipedia.org/wiki/Dynamic_Random_Access_Memory
https://ja.wikipedia.org/wiki/Static_Random_Access_Memory

ここでは、初心者から、上級者向けまで、各レベルに合わせてサイトのリンクを用意しました。時間のある方、興味のある方は、自己学習の練習も兼ねて、調べて理解してみると、宜しいかと思います。

ファームウェアの用語解説(自己学習の為の練習課題)

ちょっとここで、先日紹介した、IT用語辞典と、Wikiのサイトでも見てみましょうか?
ここまでの学習で、ある程度の予備知識をつけたと思いますから、わりとスムーズに理解できそうな雰囲気になって来たかと思います。根気よく反復練習するのが、やっぱり近道なのかな?

IT用語辞典

https://e-words.jp/w/ファームウェア.html

Wikipedia

https://ja.wikipedia.org/wiki/ファームウェア

こちらの2サイトをご覧になって、まだ分からないところとか、理解していない用語などがあれば、是非、自身で検索しながら、自己学習してみましょう!!

動画解説8(ファームウェア復習)

https://youtu.be/ZiOjPoqkSAw

本日のまとめ

  1. BIOS(ファームウェア)の基本的な役目は、ハードウェア[1]の制御を行う。
  2. OSやデバイスドライバー[2]の仲介役を担い、共通のインターフェースを提供する。
  3. BIOSは、本来ならROMチップに書き込まれるが、現在はフラッシュメモリが使われているので、書き換え可能![3]
脚注
  1. マザーボード、グラフィックスカード、その他、プリンターなどの周辺機器 ↩︎

  2. デバイスドライバーについても、メーカが提供してますね。(o^―^o)ニコ ↩︎

  3. BIOSのアップデート作業において、ROMイレーサー、ROMライターは、無くても書き換え可能です。現在は、ほぼフラッシュメモリなので・・・(^^ゞ ↩︎