Mengenal BIOS sebagai Jantung Motherboard

Basic input/output system (BIOS) juga dikenal sebagai BIOS atau ROM BIOS , adalah sebuat aturan untuk mendefinisikan antarmuka firmware .

Perangkat lunak (software) BIOS dibangun pada motherboard komputer, dan merupakan kode pertama yang dijalankan oleh komputer saat diaktifkan (‘firmware boot’). Fungsi utama BIOS adalah untuk mengatur hardware dan beban (load) dalam memulai sebuah sistem operasi ketika komputer dijalankan. Pekerjaan pertama untuk BIOS adalah untuk menginisialisasi dan mengidentifikasi perangkat sistem seperti video, keyboard, mouse, hard disk drive, disk drive optik dan perangkat keras lainnya. BIOS kemudian menempatkan perangkat lunak pada perangkat periferal (yang ditunjuk sebagai ‘perangkat boot’), seperti hard disk atau CD / DVD, dan mengeksekusi perangkat lunak tersebut serta memberikan kendali. Proses ini dikenal sebagai boot, atau boot up, yang merupakan kependekan dari bootstrap.
BIOS software disimpan pada chip ROM yang non-volatile yang dibangun ke dalam sebuah chip/IC yang terintegrasi pada motherboard. Perangkat lunak BIOS khusus dirancang untuk bekerja dengan jenis tertentu dari sistem yang bersangkutan, termasuk memiliki memori tentang cara kerja berbagai perangkat yang membentuk chipset pelengkap dari sistem. Dalam sistem komputer modern, isi chip BIOS dapat ditulis ulang, yang memungkinkan perangkat lunak BIOS untuk ditingkatkan (upgrade)
BIOS memiliki user interface . sistem menu dapat diakses dengan menekan tombol tertentu pada keyboard ketika komputer boot. Pada UI BIOS, pengguna dapat:
• mengkonfigurasi perangkat keras
• mengatur jam sistem
• mengaktifkan atau menonaktifkan komponen sistem
• pilih perangkat yang memenuhi syarat untuk menjadi perangkat boot potensial
• berbagai sandi mengatur prompt, seperti password untuk mengamankan akses ke fungsi UI BIOS itu sendiri dan mencegah pengguna ilegal dan boot sistem dari perangkat periferal yang tidak sah.
BIOS menyediakan library kecil untuk input/output fungsi dasar yang digunakan untuk mengoperasikan dan mengendalikan peripheral seperti keyboard, fungsi teks tampilan dan sebagainya, dan fungsi software library ini (callable) oleh perangkat lunak eksternal. yang dirancang untuk menggantikan fungsi firmware dasar, akan memberikan penggantian interface perangkat lunak untuk aplikasi.

Terminologi
Istilah pertama kali muncul dalam sistem operasi CP/M, sebagian dari dari CP/M load ketika saat booting dan berhubungan langsung dengan perangkat keras (Mesin CP/M biasanya memiliki hanya boot loader sederhana dalam ROM mereka. Di antara kelas-kelas lain dari komputer, istilah generik booting, boot loader atau boot ROM. Extensible Firmware Interface, Open Firmware (digunakan pada OLPC XO-1) dan coreboot.
Pada prinsipnya, BIOS ROM disesuaikan untuk perangkat keras produsen tertentu, yang memungkinkan layanan tingkat rendah (seperti membaca sebuah keystroke atau menulis sektor data ke disket) harus diberikan dalam cara standar untuk sistem operasi. Misalnya: Boot Block, DMI Blok, Utama Blok.
Sebelum awal 1990-an, BIOS disimpan dalam chip ROM atau PROM, yang tidak dapat diubah oleh pengguna. Terjadinya kompleksitas ketika adanya kebutuhan untuk update,diciptakanlah re-programmable, BIOS firmware disimpan di dalam EEPROM atau flash memory device. Flash BIOS chip erasable PROM (EEPROM) chip lebih murah dan lebih mudah untuk diprogram dan dihapus (EPROM) chip PROM. Chip EPROM dapat terhapus oleh paparan sinar ultraviolet, inilah yang menyebabkan hilang/terhapusnya data bios rom pada Laptop/netbook.pada saat bepergian/traveling/mobil melalui bandara yang mengharuskan Laptop/netbook melewati Ultraviolet scanner pada securitas bandara/airport.
Dengan kata lain,Laptop/netbook yang sering dibawa pengguna bepergian melewati bandara/airport memiliki potensi yang tinggi rusak pada data biosnya yang dapat mengakibatkan Laptop/netbook tidak berfungsi.
Produsen chip menggunakan EPROM programmer (Blasters) untuk chip EPROM Program. Electrically erasable (EEPROM) chip BIOS memungkinkan pemrograman ulang menggunakan tegangan lebih tinggi . BIOS versi yang ditingkatkan (update bios)untuk mengambil keuntungan dari versi terbaru dari perangkat keras dan untuk memperbaiki bug di BIOS revisi sebelumnya.
Chip flash pertama melekat pada bus ISA. Mulai tahun 1997, beralih ke flash BIOS LPC bus, pengganti fungsional untuk ISA, menyusul penerapan standar baru yang dikenal sebagai “hub firmware” (FWH). Pada tahun 2006 sistem pertama yang mendukung Serial Peripheral Interface (SPI) muncul dan sekarang di gunakan hamper seluruh perangkat motherboard Laptop,Netbook dan pc komputer dengan ukuran chip yang lebih efisien yang di sebut dengan Soic 8 chip.
Ukuran dari BIOS, dan kapasitas ROM, EEPROM dan media lainnya, fitur baru telah ditambahkan ke kode; BIOS versi sekarang dengan ukuran 256kb hingga 16 megabyte. Beberapa motherboard modern bahkan lebih besar dari IC memori flash NAND onboard yang mampu menyimpan seluruh operasi sistem distribusi kompak seperti beberapa distribusi Linux. Sebagai contoh, beberapa motherboard ASUS baru-baru ini termasuk Linux Splashtop tertanam pada memori NAND Flash IC.

Flashing BIOS
Pada komputer modern, BIOS disimpan dalam memori yang bisa ditulis ulang, yang memungkinkan isi diganti atau ‘ditulis ulang’ dapat dilakukan dengan program khusus, biasanya disediakan oleh produsen sistem, File yang berisi konten tersebut disebut ‘image BIOS. BIOS bisa direflash untuk meng-upgrade ke versi yang lebih baru untuk memperbaiki bug atau memberikan peningkatan performa atau untuk mendukung perangkat keras baru, atau operasi reflashing mungkin diperlukan untuk memperbaiki BIOS yang rusak.
Upgrade ini memiliki risiko bila tidak benar dalam proses upgrade ,bisa membuat komputer atau perangkat tidak dapat digunakan. Untuk menghindari situasi ini, BIOS yang lebih baru menggunakan “boot block”, sebuah bagian dari BIOS LOAD dan harus diperbarui secara terpisah. Kode ini memverifikasikan jika sisa BIOS masih utuh (menggunakan checksum hash atau metode lain). Jika boot block mendeteksi korupsi di BIOS utama, biasanya akan memperingatkan pengguna bahwa proses pemulihan harus diprakarsai oleh booting dari removable media (disket, CD atau memori USB) sehingga pengguna dapat mencoba flashing BIOS lagi. Beberapa motherboard memiliki BIOS cadangan (disebut sebagai papan DualBIOS) untuk pemulihan dari BIOS korup.

Persistent infeksi BIOS
“infeksi BIOS Persistent”, adalah metode yang disajikan dalam Konferensi Keamanan CanSecWest (Vancouver, 2009) dan Konferensi Keamanan SyScan (Singapura, 2009) dimana peneliti Anibal Sacco dan Alfredo Ortega, dari Core Security Technologies, menunjukkan penyisipan kode eror ke rutinitas dekompresi di BIOS, memungkinkan untuk kontrol hampir penuh dari PC di setiap start-up, bahkan sebelum sistem operasi di-boot.
Bukti-konsep tidak mengeksploitasi cacat dalam pelaksanaan BIOS, tetapi hanya melibatkan BIOS prosedur normal flash. Dengan demikian, membutuhkan akses fisik ke mesin atau untuk pengguna pada sistem operasi untuk menjadi root. Meskipun demikian, bagaimanapun, peneliti menggaris bawahi implikasi mendalam penemuan mereka: “Kita bisa patch driver untuk membuat rootkit sepenuhnya bekerja, bahkan memiliki kode kecil yang dapat menghapus atau menonaktifkan antivirus pada BIOS ROM.

Boot BIOS spesifikasi
Jika expansion ROM ingin merubah cara sistem boot (seperti dari perangkat jaringan atau SCSI adapter dimana BIOS tidak memiliki drivernya), dapat menggunakan BIOS Boot Specification (BBS) API untuk registerasi kemampuannya. Sesaat setelah expansion ROM sudah teregister menggunakan BBS API, pengguna dapat memilih di antara opsi-opsi boot yang tersedia dari user interface BIOS. Inilah mengapa kebanyakan BIOS PC yang memenuhi BBS implementasi tidak akan mengizinkan pengguna untuk memasukkan user interface BIOS sampai expansion ROM selesai melaksanakan dan mendaftarkan diri dengan API BBS.

Mengubah peran BIOS
Beberapa sistem operasi, misalnya MS-DOS, bergantung pada BIOS untuk melaksanakan sebagian tugas input / output dalam komputer .Berbagai alasan teknis membuat tidak efisien untuk beberapa sistem operasi terakhir yang ditulis untuk 32-bit CPU seperti Linux dan Microsoft Windows untuk menjalankan BIOS secara langsung
Kemudian BIOS mengambil fungsi yang lebih kompleks, dengan cara interface seperti ACPI; fungsi-fungsi ini meliputi manajemen power, hot swapping, manajemen termal. Bahkan Power suplay power system.Jadi jangan heran jika chip bios mati dapat membuat seluruh system power suplay pada motherboard tidak dapat berfungsi,alias mati total.
Linux telah mendukung EFI melalui elilo dan GNU GRUB boot loader. Komunitas open source meningkat kan upaya mereka untuk mengembangkan pengganti BIOS eksklusif dan inkarnasi masa depan dengan mitra bersumber terbuka melalui coreboot dan OpenBIOS / proyek Open Firmware. Beberapa BIOS berisi “SLIC” (lisensi perangkat lunak tabel deskripsi), tanda tangan digital ditempatkan di dalam BIOS oleh pabrikan, misalnya Dell. SLIC ini dimasukkan dalam tabel ACPI dan tidak berisi kode yang aktif. Produsen komputer yang mendistribusikan versi OEM dari Microsoft Windows dan perangkat lunak aplikasi Microsoft dapat menggunakan SLIC untuk otentikasi lisensi untuk disk Instalasi Windows OEM dan / atau sistem recovery disc berisi perangkat lunak Windows. Sistem yang memiliki SLIC dapat preactivated dengan kunci produk OEM, dan mereka memverifikasi sertifikat OEM XML diformat terhadap SLIC di BIOS sebagai sarana diri mengaktifkan Jika pengguna melakukan instalasi baru Windows, mereka akan perlu memiliki kepemilikan dari kedua kunci OEM dan sertifikat digital untuk SLIC mereka dalam rangka untuk melewati aktivasi, dalam praktek ini sangat tidak mungkin dan karenanya satu-satunya cara yang nyata ini dapat dicapai adalah jika pengguna melakukan restore menggunakan image-pra yang disediakan oleh OEM.

Menganti bios chip/reprograming/erase/backup/updated bios
Setelah memahami bios chip, fungsi dan cara kerjanya, dapat kita pahami jika bios corupted/crash atau ada bug/virus/data eror pada bios, dapat menyebabkan seluruh atau sebahagian motherboard tidak dapat berfungsi bahkan lumpuh total (mati total).
Untuk bios yang masih bisa booting sampai masuk ke bios settup/hank on logo atau yang masih bisa masuk ke windows cukup hanya melakukan upgrade pada bios tersebut. Kenali versi bios yang terpasang kemudian dengan mencari file bios apdater (VERSI YANG LEBIH TINGGI) memperbaikinya cukup dengan mengupdated dengan data yang terbaru tersebut diatas.
Download file exe jalankan programe, ikuti perintah selanjutnya pada program updater yang telah dijalankan. Pastikan battery dan adapter terpasang pada laptop, karena jika kekurangan power proses updated bios akan gagal.
Untuk bios yang sudah tidak bisa masuk /booting windows,dapat melakukan updated pada bios tersebut dengan booting melalui dos updated dengan menggunakan boot disket atau flashdisk. Cara updated mungkin saja berbeda pada setiap merk atau seri laptop terutama untuk louncing boot key order. Sebagai contoh untuk laptop acer aspire one boot bios updated dengan menggunakan tombol Fn+Esc, laptop Compaq dengan menggunakan tombol windows+B dan laptop toshiba dengan menggunakan tombol ctrl+U.
Jika updater gagal pada kedua metoda diatas, kita dapat melakukan proses erase/menghapus data bios yang lama dan mengganti/flashing data yang baru atau jika bios chip crash/rusak dapat juga dengan melepas bios ic (soic 8 atau 16 kaki pada kebanyakan laptop motherboard).

Untuk memudahkan kita untuk memahami apa itu Bios dan bagaimana cara kerjanya pada circuit board, kita analogikan IC bios adalah sebuah hard disk. Selayaknya Harddisk IC bios memiliki ruang penyimpanan/memori yang disebut dengan ROM. Masing masing IC bios juga memiliki variasi kapasitas simpan didalamnya. File Bios disebut dengan Firmware dimana Firmware ini akan menjalankan EC (Embedded Controller) untuk lalu lintas interface dalam Circuit.
EC Bios pertama sekali mengurus Power management termasuk system shutdown, pengaturan switching signal, LED indicator, dan sensor lainnya berkomunikasi dengan Southbridge dan bersama sama mengatur Trigger signal, data interface terhadap device lainnya.
Di Era terkini PCH atau Southbridge/Northbridge memiliki firmware tersendiri yang disebut dengan Main Bios; dimana disini tidak ada pengaturan power management sebagaimana EC Bios bertugas.
Firmware Bios harus sesuai dengan susunan circuit board, produsen motherboard biasanya menyediakan firmware ini di situs resmi product mereka. Sebagai teknisi kita harus mencatat kode motherboard yang akan kita back up file biosnya agar pada saat dibutuhkan kita sudah memiliki database yang pasti untuk setiap circuit yang berbeda. Kesalahan instalasi firmware akan menyebabkan sircuit pada motherboard tidak berfungsi sama sekali. Berbeda circuit maka akan berbeda pula Firmwarenya.
Bios bug atau corrupt jika kita analogikan seperti CPU walupun semua power dan devicenya baik tanpa Windows(OS) semua periperial tidak dapat berfungsi.
Selayaknya CPU, IC Bios juga dapat di Flash ulang dengan cara menggantikan file yang lama dengan yang baru dan sesuai dengan kode motherboardnya. Penginstalan/Flash dapat dilakukan dengan menggunakan eprome programmer.
Bios juga dapat diupdate melalui windows dengan cara mendownload firmware yang sesuai pada situs resmi masing masing product. Pastikan adaptor dan battery terpasang dan menggunakan firmware yang benar, karena kegagalan dalam mengaupdate bios dapat menyebabkan Motherboard mati.

Motherboard moderen memiliki 3 Bios
Bios Utama (main bios)
Bios ini yg biasa kita temukan pada umumnya motherboard untuk pengendalian basic input output system. Berperan penting dalam pengaturan chipset (ICH-PCH-SB-NB). BIOS Bug dapat menyebabkan chipset tidak dapat berfungsi dengan baik.
1. EC BIOS (embeded controler bios)
EC bios meliki firmware berkaitan kepada bios utama dan menyimpan pengaturan untuk embedded controler chip. Berperan penting dalam EC operation Management.
2. ID Bios yang mana hanya menyimpan data informasi tentang identisa motherboard. Untuk menentukan Bios Utama/EC bios dan ID bios adalah dari kode bios dan jenis/ukuran chip yang dipakai. Motherboard terbaru telah mengeluarkan 3 ic bios EC dan Bios utama berukuran soic8 208 mil dan ID bios yg berukuran soic8 150 mil (fisik lebih kecil dari EC dan Main bios). Perbedaan yang signifikan terhadap suplay power VDD/VCC, EC sudah mendapat suplay VALW sedangkan Main bios baru mendapat tegangan setelah di switch on atau Power VS.

ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) Power Management
ACPI didefinisikan sebagai platform antarmuka untuk pendeteksian hardware, konfigurasi pemantauan power manajemen. Menentukan Spesifikasi multiprosesor dan Plug and Play device. Selain itu manajemen power ini bertujuan untuk menghemat daya dengan cara menghentikan supply power pada saat tidak digunakan. State ini di kendalikan sistem operasi tertanam atau disebut dengan Firmware atau dikenal dengan Bios file.
Firmware ini dijalankan oleh SPI Flash (Flash memori) adalah media penyimpanan elektronik yang dapat dihapus dan diprogram kembali secara elektrik. (EEPROM electrically erasable programmable read-only memory). Firmawe ini hanya akan berfungsi apabila dijalankan pada circuit yang sama yang telah di program bersama Embedded controller dan PCH yang terdata.
Firmware ini dipakai untuk menjalankan perintah Basic input output system, di awali dengan pengiriman signal switch on sebagai perintah input(trigger )S5_ON pada S.I.O atau embedded controller kemudian meneruskan perintah kepada PCH(South bridge) untuk menghidupkan Processor, Memory dan Graphic chip.
Hardware power management events trigger disebut dengan System Control Interrupt (SCI), atau bahasa sederhananya pengaturan tahapan signal trigger yang disesuaikan dengan tahapan power distribusi. Berikut garis besar tahapan Power state yang diatur oleh ACPI
1. S0 : Triger/signal atau Driver gate yang diperintahkan oleh ACPI untuk meloloskan power yang siap digunakan oleh device .
2. S3 :Suspend State Signal. Penangguhan power distribusi menunggu konfirmasi dari Embedded controller untuk di hidupkan.
3. S5 :State soft-off signal . Semua aktivitas akan berhenti ,Selain mengelola transisi antara tahapan pendistribusian power, ACPI juga mengelola power suplay dari perangkat individu ke tingkat halus. Contoh, jika dua atau lebih perangkat berbagi suplay power yang sama, informasi yang dapat dikodekan dalam tabel ACPI sehingga power suplay hanya aktif jika salah satu atau kedua perangkat sedang digunakan.

ROM (MEDIA PENYIMPANAN FIRMWARE)
EC Bios membutuhkan tegangan sebesar 3.3V untuk pin 8 VCC nya ,didalam rangkaian kita lihat bahwa. Pin 7 dan pin 3 juga terhubung ke VCC ,berarti pin ini juga membutuhkan tegangan 3.3V untuk hidup normal. Pin lainnya terhubung ke EC (embedded controler) sebagai interface dua arah untuk memproses data binari menjadi firmware atau operating system pada EC. IC Bios memiliki kapasitas ROM atau penyimpannan data, dan kita dapat menentukan kapasitas simpannya berdasarkan tabel pada gambar. Untuk menentukan Pin 1 kita dapat melihat dari tanda titik putih/hitam pada bodi IC dan strip putih/panah/titik pada motherboad bios IC pad. Pemasangan tidak boleh terbalik.

Main Bios adalah system BIOS yg memiliki firmware yang mengatur setingan ICH (i.o controler hub)yang lazimnya dikenal dengan sothbridge,northbridge,PCHataupun system chipset. Untuk memahami control signal pada chips diatas buatlah analisa hubungan interface searah (jalur tanda panah searah)ataupun interface 2 arah(jalur tanda panah 2 arah)pada skema.
EC Bios adalah firmware yang mengatur setingan Embedded Controler (EC) lazimnya dikenal dengan keyboard controler, KBC, ENE, Winbond, IC laba laba, dan IC controler. Perhatikan hubungan interface kedua bios diatas dalam melakukan pengaturan system microcontroler.