BIOS

Basic Input/Output System의 준말. 게리 킬달에 의해 1974년에 개발되었다. 그 기반은 OS CP/M(Control Program/Monitor)으로 이어진다. 컴퓨터 소프트웨어의 최저층에 존재하며, 부팅 전 하드웨어를 한번 초기화 하여 사용을 준비하게 하고, 소프트웨어가 하드웨어를 제어하고, 하드웨어가 소프트웨어에 변경된 정보를 전달하는 등 소프트웨어와 하드웨어 간의 설정 및 정보 전달의 매개 역할을 하는 컴퓨터의 펌웨어이다. 또한 DOS 시절부터 전해져 오는 오래된 방식이라 코드가 16비트로 이루어져 있다.

2020년 이후 CSM 모듈을 삭제한 UEFI 클래스 3+이 표준으로 자리잡아 구형 BIOS는 영영 사라질 예정이다.#

초기 바이오스는 EPROM을 사용하여 보드 자체의 바이오스 업데이트는 불가능했으나, 1990년대부터 인터페이스 통신이 비교적 간단하고 재기록이 자유롭게 가능한 TSOP IC 형태의 EEPROM을 사용했다. 1990년대 말부터 PLCC 칩을 사용하게 되고, 이 시기를 기점으로 플래시 메모리를 사용했었다. 하지만 이 규격은 칩을 제조할 때 쓸데없이 많은 핀이 요구되는데다 인터페이스 규격이 구식이라 BIOS 칩 생산 단가도 낮출 겸 통신 규격도 개선하기 위해 인텔은 945부터, AMD는 690G 칩셋부터 SPI 인터페이스를 지원하여 SPI 형태의 플래시 메모리를 사용한다. 과도기에는 어떤 보드는 PLCC 칩을 사용하고 어떤 보드는 SPI 플래시 칩을 사용하던 때도 있었다. 보통 바이오스는 시스템 구동에 필요한 정보를 최초 로드하기 위한 기초 정도만 있으면 되므로 EEPROM 쓰던 시절은 용량이 매우 적었고 PLCC 시절엔 2Mb(256KB)~4Mb(512KB)급 정도의 용량을 가진 바이오스 칩을 사용했고, SPI 플래시 메모리 시절에는 보통은 8Mb(1MB) 용량의 플래시 칩이 쓰였다. UEFI 탑재를 하면서 다양한 CPU의 마이크로 코드와 SEC/PEI/DXE/BDS Driver, NVRAM 영역 등 여러 기능들과 컴포넌트를 지원하기 위해 점점 큰 용량을 요구하게 되자 32Mb(4MB)나 64Mb(8MB), 최근엔 128Mb(16MB), 256Mb(32MB) 플래시 메모리를 채용하는 추세이다. 특히 AM4 소켓 메인보드는 다세대 CPU 지원을 위한 가용 메모리도 확보해야되기에 다세대 CPU를 지원하게 위해서 고용량 바이오스 롬 용량을 채택하는 추세다.[3]

메인보드에 바이오스 칩이 2개인 경우가 있는데 각 메인과 백업 칩이다. 메인칩의 바이오스가 손싱되었을 경우 백업칩의 바이오스를 불러온다. 덕분에 바이오스가 손상되더라도 바로 벽돌이 되지 않는다. 하지만 백업칩에도 문제가 생겼다면... 참고로 보드에는 구분을 위해 M_BIOS(메인), B_BIOS(백업) 문구가 표기되어 있다. 물론 백업칩이 없는 보드도 있다.

BIOS도 일종의 펌웨어이며 EEPROM이나 플래시 메모리를 사용하는 덕분에 업데이트가 가능하다.

하지만 BIOS가 지워져 버리면 컴퓨터가 그대로 벽돌이 되어버리면서 사용할 수 없게 된다. BIOS 업데이트를 하던 중 손이 미끄러져 전원버튼을 잘못 누르거나, 정전이 일어나거나, Ctrl + Alt + Del 키를 누른다거나, 바이오스 검증 기능이 없을 경우 다른 보드의 BIOS 파일을 씌우면(...) 일반형 보드일 경우 자체적으로 복구는 힘들다. 전용 장비로 플래싱을 해야 하는 경우가 부지기수. 과거 한정으로 1990년대 후반 맹위를 떨쳤던 CIH 바이러스가 있다. 이 때는 진짜 전문장비와 전문인력 그리고 동종의 보드가 없었으면 요즘에 비해 복구가 힘들었다. 옛날 메인보드는 다리 많은 TSOP IC EEPROM 시절엔 규격이 중구난방이었으나 PLCC 시절로 들어서 인터페이스는 인텔이 다른 인터페이스를 거치지 않고 롬칩과 사우스브릿지하고 직결통신을 위해 개발한 FWH(FirmWare Hub)나 메인보드의 사우스 브릿지에서 Super I/O를 위한 LPC 버스에서 나온 롬칩과의 통신 버스를 사용했었다. 한 때는 전문 라이팅 장비로만 롬을 기록할 수 있었지만 2000년대 초중반이 되면서 저렴한 라이터가 나오기 시작했다. 요즘 보드에 딸려 나오는 칩들의 경우 8핀 형태 칩셋을 사용한다. 메모리 인터페이스는 SPI로 통일되어 SPI 플래시를 지원하는 아무 롬라이터나 구하면 된다. 저렴한 축에 속하는 CH341A 롬라이터는 비싸봤자 만원도 안 한다! 칩셋이 소켓에 꽂혀 있다면 그냥 롬라이터에 달아 주면 끝나지만, 기가바이트처럼 납땜되어 있다면 좀 골치가 아파진다. SOIC 클립을 물릴 수도 있지만, 클립을 물려도 인식하지 못하면 (접촉불량이 아니라는 가정 하에) 열풍기로 열을 가해 칩을 떼서 롬라이터에 꽂아야 한다. 다만 일부 보드는 디버그/플래싱용 SPI 8핀 헤더를 제공하니 점프선으로 라이터에 이어도 된다.

롬 라이터가 없다면 바이오스가 멀쩡한 동일한 보드를 구해서 바이오스 칩만 바꾸거나, 바이오스 칩을 살짝 꽂아서 부팅만 시킨 다음 문제가 생긴 칩으로 바꿔치기해서 플래싱할 수도 있다. 도스로 부팅되는 USB 메모리 안에 라이팅 프로그램, 롬 파일을 넣어둔 USB 메모리를 준비한 다음, 바이오스가 손상된 보드에 롬칩을 꽂지 말고 살짝만 눌러서 올려준 뒤에 부팅시키면 부팅이 된다. 이 때 USB 메모리로 우선 순위 부팅을 걸어주면 도스로 진입 후, 살짝 꽂았던 멀쩡한 바이오스가 있는 롬칩을 빼 준 다음에 바이오스가 손상된 롬칩을 다시 꽂고 플래싱을 해주면 바이오스가 멀쩡히 플래싱이 될 것이다. 그리고 재부팅 후 정상부팅을 확인했으면 칩을 꾸욱 눌러 완전히 붙여주면 된다. 이것이 가능한 원리는 바이오스 칩은 초기 부팅 시에만 롬에 전원이 인입되며 읽기를 수행하고 바이오스 쪽 부팅이 끝나면 정보를 전부 RAM에 적재 시켜버리기 때문에 그 후엔 롬칩의 전원을 차단하기 때문이다. 그 외에는 시스템 종료 시 ATX 기동 전원을 차단하기 위해 잠깐 정보를 읽어오거나, 라이팅 프로그램에 의해서만 Read/Write 활동 명령 이외에는 칩에 전원을 공급하지 않기 때문이다. # 그러나 이 방법은 바이오스만 망가지고 롬칩 자체는 멀쩡한 때에만 사용 가능하고 롬칩 자체가 나갔으면 전자의 방법만 가능하고, 그 보드도 멀쩡하게 작동되는 녀석이라면 칩 이름 알아내서 칩을 사는 수 밖에(...) 다만 칩의 용량이 같고 스펙이 어느 정도 같으면 호환되기도 한다. 위 두 경우 모두 꽂을 때 칩의 홈을 잘 봐야 된다. 소켓 쪽에 파인 홈과 칩의 홈이 일치 되게 꽂아야 한다. 반대로 꽂으면 칩이 망가지거나 타버릴 수 있다!

그래도 요즘 메인보드는 USB 메모리에 해당 보드의 바이오스 파일을 넣어서 꽂은 뒤 특정 키를 눌러 주거나 다른 조치를 취해주면 복구해 주는 기능이 있다. 해당 문서 참조[4] AMI제 바이오스는 보드가 다 달라도 공통적으로 응급 복구 기능이 있다고 하지만 제대로 작동되지 않는 경우가 부지기수다(...) MSI의 경우 M-Flash란 기술로 BIOS 데이터를 USB 메모리 안에 저장하여 USB 메모리를 BIOS 칩 대용으로 사용 가능한! 기술을 사용 중이다. 사실 해킨토시 등을 할 때도 바이오스의 한계와 호환 문제로 이런 식으로 하긴 한다. 물론 네이티브 지원은 역시나 제조사의 특장점. 또 기가바이트 보드는 BIOS 저장 공간을 보드에 두 개 둬서, 하나 맛가면 나머지 하나로 복구한다. 이걸 듀얼 바이오스라고 칭하며 기가바이트의 특허라 다른 보드회사들은 쓰고 싶어도 못 쓴다. 그러나 가끔 가다 바이오스 칩 둘 다 맛이 가버려서 안습한 경우도 생긴다. 기가바이트 듀얼 바이오스는 보드에 납땜되어 나오므로 고칠 때 더 고생한다. 하지만 기가바이트가 아니더라도 이렇게 칩이 납땜되어 나오는 보드들도 여럿 있다. 심지어 예전에는 교체를 용이하게 하라고 만든 PLCC 칩을 쓰는 보드마저도 어떤 보드들은 칩 자체를 보드에 직접 납땜하기도 했다. 소켓 사용 여부나 칩을 직접 납땜하는 경우는 같은 회사의 보드라도 보드 기종마다 그 여부가 다르다.

결론적으로는 현재 사용하고 있는 PC가 문제가 없다면 되도록 바이오스 업데이트는 되도록 하지 않는 것이 좋다. 시스템의 보안문제나 안정성 문제가 심각한 경우일 때만 업데이트를 하는 것이 좋다. 다만, 바이오스 펌웨어의 버그가 심하다거나[5], 심각한 보안 취약점이 발견되었을시에는 바로 업데이트 해주는게 중요하다. 또한 앞서 서술한 바이오스 업데이트를 극단적으로 하지 않는, 소위 말하는 벤더 워크스테이션이나 서버 같은 경우도 출시된 지 얼마 안 된 모델일 경우 버그가 산적해 있어서 바이오스 업데이트를 해 주는 것이 좋다. 특히 다음 세대 CPU로 업그레이드를 하거나 OS 버전이 바뀔 때는 새로운 CPU나 OS와 관련된 호환성 문제가 해결되는 케이스도 많기 때문에 해주는 것이 권장된다.

UEFI 보급은 규격 발표 이후에도 한동안 지지부진하다가 인텔 샌디브릿지의 6 시리즈 칩셋, AMD의 페넘2/FX의 800 시리즈 칩셋부터 UEFI가 보급되기 시작했다. BIOS에서 UEFI로 넘어가던 과도기 칩셋들이라 어떤 보드는 BIOS 쓰고 어떤 보드는 UEFI를 쓰는 아름다운 광경을 볼 수 있다. 요즘 출시되는 메인보드는 대부분 UEFI 방식의 펌웨어를 달고 나온다. UEFI 펌웨어에서는 Windows 7 이상 및 기타 64 Bit OS 설치시 GPT 파티션 디스크에 OS를 설치하여 부팅할 수 있다. Windows 8부터는 UEFI 펌웨어의 Secure boot 기능을 지원한다.

BIOS에서 UEFI로 넘어가기 전에 기가바이트에서는 Hybrid EFI라는 기술로 일반 바이오스에 GPT 파티션을 지원하여 3TB 이상 하드를 지원하고 EFI 부팅을 지원한다. 현재에는 하드웨어의 성능 향상과 OS 차원에서 UEFI를 적극 지원하여 사실상 모든 메인보드가 UEFI를 탑재하여 출시되고 있다.

UEFI 초창기 때는 일부 염가형 메인보드는 인터페이스는 AMI Aptio CUI인데 속은 그냥 바이오스(...)인 경우도 존재한다. 또는 초기 출시시에는 UEFI의 온전한 기능을 지원하지 않다가 바이오스 업데이트로 완전히 지원하게 하는 경우도 있다.

UEFI에서 GPT(GUID Partition Table)를 쓴다면 BIOS에서는 MBR(Master Boot Record)을 사용한다.

부팅순위 1순위 드라이브의 최상위 파티션의 첫번째 바이트 섹터부터 512바이트의 마지막 섹터에 부팅정보가 포함되어 있다. 부팅정보는 부트코드 + 파티션 테이블 정보 + 서명으로 이루어져 있으며, MBR의 구조 한계로 인해 주 파티션을 4개까지만 잡을 수 있다. 그 이후에는 논리디스크로 파티션 해야 하며, 단일 드라이브의 용량이 2.2TB 이상이라면 그 이상의 용량인식이 되지 않거나 용량인식이 이상하게 된다.

EFI와 GPT 조합의 시스템과는 다르게, MBR의 경우 바이오스가 전부 로드가 완료되고 나서야 부팅단계로 넘어가서 최상위 부팅 드라이브의 첫번째 파티션의 첫번째 섹터를 읽는다. 이 과정에서 MBR이 손상되면 다음 주파티션의 첫번째 섹터를 읽은 뒤 주 파티션이 더 이상 없거나 4번째 주파티션 까지 다 읽어도 부트 정보를 로드하지 못하면 부팅이 되지 않는다.

여담으로, MEMZ 바이러스가 MBR을 변조하여 냥캣을 띄우는 방식으로 작동한다.
또한 이름이 "Master Boot Record"인 신디사이저 메탈 밴드도 있다. 앨범 및 트랙들은 이름이 거의 다 옛날 컴퓨터 기술 및 MS-DOS 관련이다.

참고로 커스텀 바이오스도 있다. 제한되어있던 기능을 풀거나 아니면 추가하거나, SLP/SLIC 테이블을 심거나, CPU 마이크로코드를 업데이트해서 더 많은 폭의 CPU를 지원하기 위해서. 아니면 바이오스 커스텀 툴을 구해서 직접 개조하는 방법도 있다.

일부 메인보드는 BIOS 로고를 사진으로 설정해 주는 기능이 있다. 하지만 낮은 해상도에 (320×200/640×200/640×400), 이미지 열화가 있고 (16/256색), 롬 파일의 로고파일을 사진으로 교체해 주는 일종의 커스텀 바이오스라 로고 변경이 바이오스 업데이트와 같다.

BIOS CMOS 셋업을 들어가면 키보드 조작만 지원하는 경우가 많지만 일부 486~펜티엄1 보드(...)에 사용된 바이오스는 마우스를 지원했었다. 위의 AMI 사에서 만든 WinBIOS라고 부르는 물건인데 당시 Windows 3.1과 짝을 맞추기 위해 윈도우 3.1과 인터페이스를 비슷하게 구성했었다. 그러나 이 바이오스에 PCI IRQ 관련 버그가 생기고 시대가 지나 윈도우 3.1이 도태됨에 따라 자취를 감춘 것이다.

요즘 바이오스들은 UEFI의 다채로운 GUI 커스텀 기능 덕분에 화려한 설정 화면들을 볼 수 있다.

사실 BIOS의 경우 2011년부터 인텔 샌디브릿지 시리즈와 AMD FX 시리즈 출시 이후부터 UEFI를 사용함에 따라 AMD 쪽에서만 기존 구형 칩셋을 이용한 보급형 보드를 빼면 바이오스를 사용하는 메인보드가 거의 자취를 감추었고 지금은 아예 BIOS 보드가 출시되지 않는다. 하지만 EFI 부팅은 지원해도 완전한 EFI 환경을 지원하지 않는 OS나 혹은 x86 레거시 모드를 지원하기 위해서, 아니면 더 오래된 DOS를 지원하기 위한 기존 16비트 BIOS 호환성 제공 바이너리인 Compatibility Support Module (CSM)을 넣어 바이오스가 완전히 죽진 않고 최소한의 기능으로 탑재되어 있었다. 이는 해당 모듈에 기존 16비트 바이오스 호환 코드와 Option ROM(그래픽카드 BIOS, 네트워크 PXE 부팅롬, 기타 PCI 장치 등) 을 포함해왔단 소리이나, CSM을 사용하면 레거시 코드 자체가 오래되어 보안에 취약한데다 Secure Boot 기능을 온전히 사용할 수 없게 되어[7] 그로 인해 부팅 시 악성코드가 몰래 실행되어 보안에 악영향을 끼칠 수도 있어 해당 레거시 지원 기능을 없애버릴 예정이라고 한다. 인텔은 오는 2020년 까지 개인 PC든 서버용 컴퓨터든 CSM을 흔적도 없이 날려버린 UEFI Class 3를 도입한다고 하며, 조만간 AMI, Phoenix, Insyde 같은 UEFI 제조업체는 좋든 싫든 해당 기능을 제거한 UEFI를 제작하게 생겼다(...)#[8] )

2019년부터 제작되는 대기업제 OEM PC나 노트북에서는 바이오스에서 CSM기능이 제거된 채로 제작된다. 2020년 3월 구입한 노트북 확인 결과 UEFI부팅만 가능함.

그러나 '바이오스'라는 명칭 자체는 관습적으로 계속 사용되고 있다. 물론 그 뜻은 'UEFI (펌웨어)'로 변질된 것이다. 심지어 ASUS 메인보드 메뉴얼은 이런 용어를 정당화하기 위해 'UEFI 바이오스 (펌웨어)'라는 해괴한 조합 용어를 따로 해설해 놓은 부분까지 있다. 'UEFI 바이오스 (펌웨어)'의 약칭으로써 '바이오스'를 쓰겠다는 논리인 것이다. #)

VBIOS(Video BIOS), 그래픽카드 바이오스라고도 하며, 애초에 엔비디아나 AMD에서 제공하는게 아닌 그래픽카드 제조사에서 제공한다. 비디오 바이오스는 비디오 하드웨어에 접근하기 위해 프로그램들이 사용하는 비디오 관련 기능들의 집합을 제공한다. 만일 그래픽카드에 BIOS가 없다면 메인보드에서 대신해서 인식해야 할텐데, 이렇게 되면 메인보드가 부담하게 될 내용도 많아지고[9], 무엇보다도 그래픽카드 제조사들이 애써 선별해 놓은 라인업을 제대로 적용할 수 없게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 나온게 바로 비디오 바이오스다.

일반적인 환경이라면 업데이트가 나오지 않는 경우가 훨씬 많으며, 간혹 업데이트가 나와도 심각한 결함문제가 해결된 바이오스 업데이트가 아닌 이상 업데이트를 할 이유도 없고, 있다는거에 대한 존재를 몰라도 상관이 없다.[10] 하지만 중고로 그래픽카드를 구매한 경우에는 바이오스 롬을 확인할 필요가 있는데, 바로 채굴롬이 씌워져 있을수 있기 때문이다. 즉, 채굴롬이 씌워져 있는 경우에는 순정롬으로 바꿔야지 일상적인 환경에서의 제대로된 성능을 낼 수 있다.[11] 특히 AMD 계열 그래픽카드는 중고거래할때 바이오스 롬을 필히 확인을 해야된다.[12]

그 외에도 전원부 온도 개선이나 팬 관련 개선 등의 바이오스 패치가 제조사 공식 홈페이지에 배포하는 경우가 있다. 다만 바이오스 펌웨어 자체를 업데이트 배포 이력이 없는 그래픽카드도 많으니 만일 공식 홈페이지에 바이오스 다운로드 페이지가 없으면 업데이트를 배포하지 않았다는 뜻으로 받아들이면 된다.

또한 같은 라인업인데 논OC모델 그래픽카드에 OC모델 바이오스를 씌워서 이용하는 사람들 역시 있다. 다만 이러한 방법은 벽돌이 될 확률이 있으며, 혹 씌우는데 성공하더라도 추후 문제가 생겨서 AS받을시에는 바이오스 펌웨어가 해당 모델 버전이 아니기 때문에 AS에서 거부받을 확률이 크다.

그러나 바이오스 롬을 씌우는 도중에 전원이 꺼진다든가, 변수로 인해 벽돌이 될 수 있기 때문에 반드시 업데이트 전에 기존 바이오스 롬을 백업을 해놔야 한다.[13] 또한 유통사마다 바이오스 업데이트 도중 벽돌된 경우에 AS여부가 다 다르기 때문에 업데이트 전에 유통사에 연락을 해서 바이오스 관련으로 AS가 가능한지에 대해서도 먼저 문의를 한 후에 바이오스 업데이트하는거를 강력하게 추천한다. 만일 벽돌이 되었을시에는 내장 그래픽카드 활성화나 다른 그래픽카드를 들고와서 모니터에 화면을 띄울수 있는 환경을 구축한 후에, 벽돌된 그래픽카드를 다른 PCIe 슬롯에 꽂고나서 롬을 다시 씌워서 해결해야된다.