تاريخ BIOS وكيف مكّن من إنشاء نسخ طبق الأصل من أجهزة الكمبيوتر الشخصية من IBM

كان لعدد قليل جدًا من البرامج تأثير كبير على الحوسبة الشخصية مثل BIOS الخاص بـ IBM PCهذه الإجراءات، المُخزّنة على شريحة بحجم 8 كيلوبايت فقط، لم تُمكّن الجهاز من الإقلاع فحسب، بل أصبحت أيضًا القفل الذي حاولت IBM من خلاله تأمين بنيتها الجديدة. ما لم تتوقعه IBM هو أن يكون هذا النظام نفسه مهدًا لإحدى أكبر الثورات الصناعية في هذا القطاع: طفرة النسخ المتوافقة.

قصة كيف تحول BIOS من كونه "الورقة الرابحة" لشركة IBM إلى معيار قابل للاستنساخ إنه مزيج من الهندسة الرائعة، ودعاوى حقوق النشر، واستراتيجيات قانونية جديرة برواية، وحفنة من الشركات التي تجرأت على تحدي العملاق الأزرق الكبير. في هذه الأثناء، أدركت مايكروسوفت اللحظة أفضل من أي شخص آخر، واستغلت النظام البيئي الجديد المتوافق لجعل MS-DOS، ولاحقًا Windows، أساس أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة الأولى إلى جهاز الكمبيوتر الشخصي IBM: سياق الثورة

ولكي نفهم السبب الذي جعل جهاز IBM PC حاسماً إلى هذا الحد، يتعين علينا أن ننظر إلى الوراء قليلاً.منذ أواخر الستينيات وحتى السبعينيات، بدأت الحوسبة الشخصية تتشكل تدريجيًا من خلال التجارب والإنجازات الصغيرة:

• الآلات التجريبية مثل ENIACمعدات بحثية ضخمة، لا يمكن الوصول إليها إلا من قبل المؤسسات وبواسطة مشغلين متخصصين للغاية.
• كانت العروض التوضيحية الشهيرة التي قدمها دوغلاس إنجيلبارت عام 1968، والتي أطلق عليها اسم "أم كل العروض التوضيحية"، بمثابة توقع للمفاهيم الأساسية للحوسبة الشخصية، ولكنها كانت لا تزال باهظة التكلفة للغاية للاستخدام الجماعي.
• الكثير أنظمة المشاركة الزمنية التي سمحت للمستخدمين الأكاديميين بالعمل بشكل تفاعلي، على الرغم من استخدام معدات باهظة الثمن ومركزية.
• القفزة الرئيسية: وصول المعالج الدقيق والدوائر المتكاملة الرخيصةمع إنجازات بارزة مثل Intel 4004 في عام 1971، والذي جعل الميكرو حاسوبًا قابلاً للتطبيق.

منذ منتصف السبعينيات فصاعدًا، أصبح مفهوم الكمبيوتر الشخصي واقعًا ملموسًايُعتبر جهاز Altair 8800، الذي طُرح عام 1974 وبيع كمجموعة من قِبل شركة Popular Electronics، أول جهاز كمبيوتر ناجح تجاريًا. وقد نشأت صناعة متكاملة حول جهاز Altair: أجهزة مُقلّدة مثل IMSAI 8080، وناقل S-100 كمعيار توسع، وشركات جديدة مثل Microsoft، التي بدأت ببيع مُفسّر لغة BASIC.

في عام 1977 ظهر "ثالوث" الحافلات الصغيرة المحليةكانت أجهزة Apple II وCommodore PET وTRS-80 مُجمّعة بالفعل، وهي أجهزة جاهزة للاستخدام الفوري، مُوجّهة للمستخدمين المنزليين والشركات الصغيرة. بعد فترة وجيزة، انضمت إلى السوق أجهزة كمبيوتر أخرى 8 بت، مثل Atari وVIC-20 وTI-99/4A، وغيرها. انفجر السوق: معالجات نصوص مثل WordStar، وجداول بيانات مثل VisiCalc، و ألعاب الفيديو مثل فيلم Adventureland o مايكروشس إنهم يجعلون من الكمبيوتر الصغير أكثر من مجرد هواية.

وفي هذا السيناريو، كانت شركة IBM لا تزال تنظر إلى سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية من الهامش.كان عمله يقتصر على أجهزة الحاسوب الرئيسية والحواسيب الصغيرة للشركات. أجرى تجارب على جهاز IBM 5100 عام ١٩٧٥، وهو حاسوب مكتبي صغير باهظ الثمن (يصل سعره إلى ٢٠ ألف دولار أمريكي)، مصمم للمهندسين والعلماء، وليس للمكاتب أو المنازل. لم يحدث التغيير الجذري إلا عام ١٩٨١.

جهاز IBM PC 5150: بنية مفتوحة، ونظام BIOS خاص

تحت ضغط نجاح Apple II والنمو المستمر للسوق المحليةقررت شركة IBM إطلاق حاسوبها الشخصي الخاص. وللتسريع، خالفت العديد من قواعدها الداخلية: فبدلاً من استغراق سنوات لتصميم كل شيء من الصفر، ابتكرت... مشروع الشطرنج في بوكا راتون (فلوريدا)، فريق صغير ("الاثنا عشر القذرة") بقيادة ويليام سي. لوي في البداية ثم دون إيستريدج، مع حرية استخدام أجزاء السوق القياسية.

وكانت النتيجة هي ظهور نموذج الكمبيوتر الشخصي IBM 5150، والذي تم طرحه في الأسواق في 12 أغسطس 1981.كانت الفلسفة مختلفة جدًا عن منتجات IBM الأخرى:

• باستخدام المكونات الجاهزة:وحدة المعالجة المركزية Intel 8088 بسرعة 4,77 ميجا هرتز، شرائح دعم Intel 82xx (8237 DMA، 8259 PIC، مؤقت 8253، 8255 PPI…)، وحدة تحكم الفيديو Motorola 6845، محركات الأقراص المرنة Tandon مع وحدة تحكم NEC µPD765، ذاكرة RAM من جهة خارجية، طابعات Epson، شاشات مصممة في IBM Japan، إلخ.
• هندسة معمارية مفتوحة نسبيًا: ناقل التوسعة الخاص به (الذي سُمي لاحقًا ISA 8 بت) مع 5 فتحات ومعلومات شاملة نُشرت في مجلة ISA الشهيرة المرجع الفنيوالتي تضمنت مخططات، وتفكيك BIOS الموضح، وتفاصيل المنافذ، والمقاطعات، وخريطة الذاكرة.
• إمكانية قامت شركات مصنعة أخرى بإنشاء بطاقات وأجهزة طرفية متوافقة، تعزيز نظام بيئي للأجهزة حول الكمبيوتر الشخصي.

ولكن وسط كل هذا الانفتاح، أبقت شركة IBM على قطعة أساسية واحدة طي الكتمان: BIOS (نظام الإدخال/الإخراج الأساسي). كان هذا البرنامج الثابت، بحجم 8 كيلوبايت في ذاكرة القراءة فقط (ROM)، مسؤولاً عن:

• نفذ POST (الاختبار الذاتي عند التشغيل)، التحقق من وحدة المعالجة المركزية، وذاكرة الوصول العشوائي، والفيديو، وما إلى ذلك.
• قم بتهيئة الأجهزة الأساسية وإعداد البيئة الدنيا.
• توفير طبقة تجريد الأجهزة من خلال المقاطعات (INT 10h للفيديو، وINT 13h للقرص، وINT 16h للوحة المفاتيح، وما إلى ذلك) التي اعتمد عليها كل من MS-DOS والعديد من التطبيقات.
• قم بتحميل قطاع تمهيد القرص وتسليم التحكم إلى نظام التشغيل.

نشرت شركة IBM الكود المصدر لنظام BIOS في أدلتها، لكنه ظل برنامجًا محميًا بحقوق الطبع والنشر.كان بإمكانك قراءته ودراسته ومعرفة كيفية عمل الحاسوب، ولكن لم يكن بإمكانك نسخه حرفيًا. بالنسبة لشركة IBM، كان هذا النظام الأساسي (BIOS) بمثابة "القفل" الذي سيمنع ظهور نسخ رخيصة ومتوافقة تمامًا من أجهزتها، حتى باستخدام نفس المكونات الأساسية.

ومن منظور الأعمال، كانت الخطة رائعة.في الواقع، لم يكن أي شيء تقريبًا في الكمبيوتر الشخصي من إنتاج شركة IBM (لا وحدة المعالجة المركزية، ولا نظام التشغيل، ولا العديد من الأجهزة الطرفية)، ولكن نظام BIOS كان هو المكون الخاص بهم الذي ضمن أنه إذا كنت تريد الحصول على "كمبيوتر شخصي من IBM"، فيجب عليك المرور به.

MS-DOS وCP/M-86 وطبقة BIOS: كيف تم تصميم برامج الكمبيوتر الشخصي

مع إطلاق 5150، أعلنت شركة IBM عن دعمها لأنظمة تشغيل متعددة:CP/M-86 من Digital Research، وUCSD p-System، ونظام التشغيل IBM PC-DOS الخاص به، والذي يعتمد على 86-DOS من Seattle Computer Products ويتم توفيره بواسطة Microsoft.

في الممارسة العملية، دار كل شيء بسرعة حول نظام التشغيل PC-DOS/MS-DOSتأخر وصول نظام CP/M-86 وكان باهظ الثمن، ولم يُعجب نظام p-System كثيرًا، وانتهى الأمر بمعظم المستخدمين إلى استخدام نظام PC-DOS. أدركت مايكروسوفت، التي كانت تبيع سابقًا لغات برمجة مثل BASIC، أهمية قابلية النقل: فمثل CP/M، صُمم MS-DOS كنظام قابل للتكيف مع العديد من أجهزة 8086 المختلفة من خلال طبقة صغيرة تعتمد على العتاد.

كانت فكرة مايكروسوفت و IBM في أوائل الثمانينيات واضحةاضطر المبرمجون إلى استخدام استدعاءات MS-DOS وBIOS بدلاً من التواصل مباشرةً مع الأجهزة. كان لكل مُصنِّع إصدار OEM خاص به من نظام DOS، مُصمَّم خصيصًا لجهازه، وكان البرنامج، إذا بقي ضمن "طبقة التجريد" تلك، قادرًا على العمل على أي جهاز كمبيوتر MS-DOS، سواءً كان من طراز IBM أم لا.

لقد نجح هذا النموذج لفترة من الوقت، وخاصة بالنسبة لتطبيقات النصوص.معالجات نصوص بسيطة، وبرامج محاسبة، وأدوات سطر أوامر... بينما كان الاستخدام أشبه بـ"الطرفية" تقريبًا، مع حروف ومتطلبات رسومية قليلة، لم يكن الاعتماد على أجهزة محددة ذا أهمية تُذكر. لكن سرعان ما أصبح الكمبيوتر الشخصي صغيرًا جدًا بالنسبة لهم.

عندما تنتقل التطبيقات إلى الأجهزة: قيود DOS وBIOS

مع انتشار أجهزة الكمبيوتر الشخصية على نطاق واسع في الشركات والمنازل، بدأت التطبيقات تستفيد بشكل كامل من إمكانيات الأجهزة.وهنا حيث تم كسر "العقد الأخلاقي" للبرمجة ضد DOS وBIOS فقط:

• لم يقدم نظام BIOS للفيديو ونظام DOS سوى إخراج حرف بحرف، دون وظائف سلسلة سريعة، وهو ما يتطلب أيضًا توقفًا مؤقتًا لتجنب الخطأ السيئ السمعة "تأثير الثلج" في CGA. الكتابة مباشرة إلى ذاكرة الفيديو تضاعف الأداء بمقدار 5 أو 10 أو 20، وهو أمر أساسي للغات مثل Turbo Pascal أو محرري النصوص المتقدمين.
• كان نظام الرسومات ضعيفًا جدًا: بدون واجهة برمجة تطبيقات رسومية في DOS وباستخدام نظام BIOS الذي بالكاد تمكن من تغيير الأوضاع أو رسم البكسلات، لجأ كل برنامج يريد أن يكون سلسًا في الرسومات (الألعاب، والتصميم بمساعدة الكمبيوتر، والعروض التقديمية) إلى الوصول المباشر إلى ذاكرة الوصول العشوائي للفيديو (VRAM).
• ألعاب الفيديو المطلوبة أوضاع رسومية حقيقية وحيل خاصة بالبطاقةقد يعتمد الفرق بين جهاز كمبيوتر "جيد للألعاب" وآخر متوسط ​​المستوى على تفاصيل الأجهزة المحددة للغاية، وهو أمر من المستحيل تلخيصه جيدًا باستخدام مكالمات BIOS العامة.
• كان على برنامج الاتصالات أن يتحدث مباشرة مع UART للضغط على سرعات تصل إلى 19.200 بود أو أكثر، لأن الطبقات القياسية كانت بطيئة للغاية ومحدودة.
• حتى في تطبيقات الأعمال، كانت السرعة عاملًا تجاريًا رئيسيًالقد نجح Lotus 1-2-3، المكتوب بلغة التجميع والمُحسَّن بشكل كبير لأجهزة الكمبيوتر الشخصية، في إزاحة Context MBA عن الخريطة، والذي كان أكثر قابلية للنقل ولكنه بطيء للغاية على هذا الجيل من الأجهزة.
• كانت أنظمة حماية نسخ الأقراص المرنة، والتي كانت شائعة جدًا في ذلك الوقت، بحاجة إلى الوصول المباشر إلى وحدة التحكم بالقرص للكشف عن القطاعات "ذات التنسيق السيئ" أو الأنماط الخاصة التي من المستحيل رؤيتها باستخدام المكالمات القياسية.

الاستنتاج: إذا كنت تريد أن يتفوق برنامجك في الأداء أو يقوم بأشياء متقدمة، كان عليك أن تقوم بالبرمجة لجهاز IBM PC "من الصفر".باستخدام خريطة الذاكرة الخاصة به، ومقاطعاته، وخصائصه الرسومية... كان التأثير الجانبي وحشي: أي جهاز 8086 لم يكن عمليًا نسخة طبق الأصل وظيفية من جهاز IBM PC كان خارج اللعبة لأن البرامج الرئيسية لم تعمل أو كانت تعمل بشكل سيء.

أول التوافقات والمشكلة القانونية للـ BIOS

منذ الدقيقة الأولى تقريبًا، رأى بعض المصنعين الفرصة في صنع آلات قادرة على تشغيل نفس البرامج مثل جهاز IBM PC.، تستخدم نفس بطاقات ISA ونفس الأجهزة الطرفية، ولكن بأسعار أو تنسيقات أو ميزات مختلفة.

ظهرت منتجات كولومبيا للبيانات MPC 1600 في يونيو 1982، الذي يعتبره الكثيرون أول جهاز كمبيوتر متوافق في التاريخ. بعد فترة وجيزة، في نوفمبر 1982، أعلنت شركة كومباك عن كومباك المحمولةجهاز "محمول" (أو بالأحرى، قابل للنقل) بحجم ماكينة الخياطة، مع شاشة مدمجة، وفوق كل ذلك، التوافق الكامل تقريبًا مع أجهزة الكمبيوتر الشخصية IBM.

لم تكن العقبة الأكبر هي الأجهزة، بل كانت BIOSأوضحت شركة IBM، من خلال إجراءات قانونية أيضًا، أن نسخ شفرة ذاكرة القراءة فقط (ROM) الخاصة بها غير قانوني. وقد شكلت قضية Apple ضد Franklin المتعلقة بجهاز Apple II سابقة قانونية: فالبرامج الثابتة محمية بموجب حقوق النشر. وانتهت العديد من المحاولات المبكرة لاستنساخ BIOS بتسويات بملايين الدولارات من قِبَل شركات مصنعة مثل Eagle وCorona وHandwell بعد دعاوى قضائية.

وكانت الطريقة للالتفاف على هذا الحاجز القانوني هي من خلال الهندسة العكسية "النظيفة".، والتي أصبحت تعرف باسم تصميم غرفة نظيفة أو "تصميم الغرفة النظيفة". كانت الفكرة، التي طبقتها شركة كومباك أولاً ثم روجت لها شركة فينيكس لاحقًا، بسيطة بقدر ما كانت حساسة من الناحية القانونية: فصل المهندسين إلى فريقين لا "يلوثان" بعضهما البعض أبدًا.

"الغرفة النظيفة": كيفية استنساخ BIOS دون نسخه

أصبحت إجراءات الغرفة النظيفة هي المفتاح القانوني لكسر احتكار IBM الفعلي لأجهزة الكمبيوتر الشخصيةكانت الطريقة التي طبقتها شركة كومباك في أوائل الثمانينيات ثم شركة فينيكس تكنولوجيز في وقت لاحق تعمل على النحو التالي:

• Un الفريق الأول كان مسؤولاً عن دراسة BIOS الأصلي لشركة IBM كما لو كان يقوم بتدقيق فني: التفكيك، وتحليل السلوك، والاختبارات باستخدام مكالمات المقاطعة، والتحقق من كيفية استجابته للأخطاء، وما إلى ذلك.
• كان هذا الفريق يقوم بصياغة المواصفات الوظيفية التفصيلية ("إذا قمت باستدعاء هذه المقاطعة بهذه السجلات، فسيحدث كذا وكذا، بهذا الترتيب، مع هذه التأثيرات الجانبية")، ولكن دون تضمين أجزاء من التعليمات البرمجية أو الهياكل الداخلية.
• Un الفريق الثاني معزول عن الفريق الأول وبما أنه من الناحية النظرية لم ير كود IBM مطلقًا، فقد تلقى هذا الوصف فقط وكتب BIOS جديدًا من الصفر يفي تمامًا بهذا العقد الوظيفي.

وكانت النتيجة العملية هي نظام BIOS مختلف على مستوى الكود، ولكنه متوافق من وجهة نظر البرمجيات.بالنسبة للتطبيقات، ونظام تشغيل DOS، وحتى الأدوات المساعدة منخفضة المستوى، كان أداء الجهاز يُشبه أداء جهاز IBM PC. لذلك، استُخدم Lotus 1-2-3 أو Microsoft Flight Simulator كاختبار تجريبي: فإذا عملا بسلاسة، اعتُبر التوافق مُحققًا.

استخدمت شركة كومباك هذا النهج لجهاز كومباك المحمولالذي أصبح أول جهاز كمبيوتر شخصي ناجح للغاية ومتوافق تمامًا. رفعت شركة IBM دعوى قضائية ضدها، لكن شركة Compaq استطاعت إثبات اتباعها منهجية الغرفة النظيفة، ففشلت الدعوى. ومنذ تلك اللحظة، فُتح الباب رسميًا أمام الآخرين.

وقد اتخذت شركة Phoenix Technologies الخطوة المنطقية التالية: تعبئة نظام BIOS المتوافق كمنتج تجاري.بدلاً من تصنيع حواسيبها الخاصة، عرضت شركة فينيكس أقراص ROM الخاصة بها على أي مُصنِّع يرغب في إنشاء حواسيب متوافقة دون التعامل مع IBM. وتبعتها شركتا American Megatrends (AMI) وAward Software في مسارٍ مماثل، حيث وفّرتا تطبيقاتهما القانونية الخاصة.

من الأجهزة المتوافقة "المغلقة" إلى سوق الاستنساخ: فينيكس، AMI، جائزة

وكان الفارق الاستراتيجي بين شركة كومباك وشركة فينيكس هائلاً.وعلى الرغم من نجاح شركة كومباك في تحقيق نظام BIOS "النظيف"، فقد احتفظت به باعتباره أصلاً خاصاً بها: لم ترخصه لأطراف ثالثة، بل استخدمته للترويج لمجموعتها الخاصة من أجهزة الكمبيوتر الشخصية، وأصبحت منافساً مباشراً لشركة آي بي إم في السوق الراقية.

من ناحية أخرى، قررت شركة فينيكس جعل الوصول إلى هذه القطعة المهمة ديمقراطيًاكان بإمكان أي شركة تصنيع معدات أصلية ترغب في إطلاق جهاز كمبيوتر متوافق ترخيص نظام Phoenix BIOS، مما يضمن اعتماده قانونيًا من قِبل IBM. وقد أدى ذلك إلى تقليل عوائق دخول السوق: انخفاض الاستثمار في الهندسة العكسية، وانخفاض الخوف من المعارك القانونية، وتقصير مدة طرح المنتج في السوق بشكل كبير.

قام كل من AMI BIOS وAward BIOS بتكرار هذا النموذجبحلول منتصف ثمانينيات القرن العشرين، توافرت بالفعل مجموعة واسعة من أنظمة BIOS "العلامة البيضاء" التي يُمكن دمجها في اللوحات الأم لعشرات (ثم مئات) الشركات المصنعة. وكانت النتيجة ازدهار أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع أجهزة IBM PC.

• العلامات التجارية مثل أمستراد وإنفسترونيكا في إسبانيا، قاموا بترويج أجهزة الكمبيوتر المتوافقة بأسعار أقل بكثير من أسعار IBM، بالاعتماد على BIOS المرخص (Phoenix أو غيره) والأجهزة الآسيوية المتكاملة.
• لقد ظهروا معدات شبه مدمجة مثل جهاز Amstrad PC-1512، المزود بمصدر طاقة في الشاشة وجميع المنافذ مدمجة في اللوحة، مما يدل على أن التنسيق يمكن أن يتطور دون فقدان التوافق.
• في جميع أنحاء العالم، ما يسمى "استنساخ الصندوق الأبيض"، تم تجميعها بواسطة مجمعين محليين باستخدام لوحات عامة وبطاقات قياسية وPhoenix/AMI/Award BIOS.

في حرب التوافق هذه، ارتكبت شركة IBM العديد من الأخطاء الحسابية.أطلقت شركة IBM منتجات مثل PCjr، الذي عانى من عدم توافق كبير مع الحاسوب الشخصي الأصلي، ثم سلسلة PS/2 المزودة بناقل MCA، وهو تصميم متفوق تقنيًا ولكنه مغلق ومرخص. استجابت الصناعة بمعيار EISA، وهو تطور مفتوح لناقل ISA، متجاهلةً IBM إلى حد كبير.

من "التوافق مع IBM" إلى معيار Wintel: الفائز الأكبر، Microsoft

ومن المفارقات أن الفائز الأكبر من التمرد ضد سيطرة آي بي إم لم يكن شركة كومباك أو فينيكس، بل شركة مايكروسوفت.لقد أدى الظهور الهائل للبرامج المتوافقة مع BIOS المستنسخ إلى جعل حلم بيل جيتس الأولي حقيقة: أن يكون MS-DOS (وWindows لاحقًا) نظام التشغيل المشترك لمنصة أجهزة عملاقة، تتجاوز مصنعًا واحدًا.

خلال النصف الثاني من ثمانينيات القرن العشرين، أعيد تنظيم السوق حول "أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع IBM".بدأت شركة آي بي إم تفقد أرضيتها في نظامها البيئي الخاص: حيث كانت الشركات المصنعة الأخرى تطلق آلات تعتمد على معالجات جديدة (مثل 80386) في وقت سابق، أو تطلق أجهزة كمبيوتر متوافقة مع XT بسعر أقل من 1000 دولار، في حين ظلت آي بي إم ثابتة في دورات وأسعار أكثر نموذجية لعالم الأعمال الكلاسيكي.

سيصبح مصطلح "متوافق مع IBM" في النهاية مخففًا لأنه في مرحلة ما، كان كل شيء تقريبًا في السوق يستخدم نفس البنية: معالجات x86 (من Intel أو متوافقة معها مثل AMD وCyrix)، وناقلات ISA وما بعدها، ونظام BIOS من جهات خارجية، والأهم من ذلك، MS-DOS وWindows. ومن هنا جاء الاختصار الشهير "Wintel" لوصف مزيج Windows وIntel، على الرغم من أنه لم يعد يُذكر بمرور الوقت، نظرًا للدور المحوري لـ AMD وظهور Linux وأنظمة التشغيل الأخرى.

لقد شكل إصرار الصناعة على الحفاظ على التوافق مع الإصدارات السابقة التطور اللاحق لأجهزة الكمبيوتر الشخصية:

• مساحة الذاكرة 1 MB's 8088 ترك الحد الأقصى 640 كيلو بايت من ذاكرة الوصول العشوائي التقليديةمع تخصيص 384 كيلوبايت إضافية لذاكرة القراءة فقط (ROM) وذاكرة الفيديو والتوسعات. هنا بدأت المنافسة بين الذاكرة الموسعة (EMS) والذاكرة الموسعة (XMS)، إلى جانب أدوات مثل EMM386 لمحاكاة EMS على XMS.
• تطورت تقنية الرسومات من CGA/MDA إلى EGA وVGA، ثم إلى SVGA، ولكن دون معيار واضح في البداية. حدّد كل مُصنّع للبطاقات أوضاعه وآليات الوصول الخاصة به، حتى بُذلت محاولة لتوحيدها مع VBE (امتدادات VESA BIOS)، ولكن دون نجاح يُذكر.
• تم دمج نماذج وحدة المعالجة المركزية الجديدة (286، 386، 486…) الوضع المحمي والذاكرة المسطحة وميزات تعدد المهاممع ذلك، ظل النظام البيئي مثقلًا بتطبيقات نظام DOS التي تتصل مباشرةً بالعتاد وتحتفظ بمقاطعات محجوزة. ومن هنا ظهرت نماذج ذاكرة مثل VCPI أو DPMI لدمج نظام DOS في الوضع الحقيقي مع شيفرة الوضع المحمي.

مع نظام التشغيل Windows، وخاصةً بدءًا من Windows 3.x فصاعدًا وبشكل أكبر مع Windows 95/NT، تحول مركز الثقل من التوافق مع "IBM" إلى التوافق مع "Windows".كان على مصنعي الأجهزة التأكد قبل كل شيء من أن أجهزتهم تدعم الإصدار الأحدث من Windows، وقد حددت مؤتمرات WinHEC التي أقامتها Microsoft إلى حد كبير خارطة الطريق الخاصة بأجهزة الكمبيوتر.

BIOS كبرنامج ثابت وتطوره: من شريحة ROM إلى Flash وما بعد ذلك

من المفيد أن نتوقف للحظة لنفكر في BIOS باعتباره مكونًا فنيًا في حد ذاته.بعيدًا عن قضية IBM، يخفي اختصار نظام الإدخال/الإخراج الأساسي برنامجًا ثابتًا أساسيًا:

• هو يعيش في شريحة ROM، أو EPROM أو في الوقت الحاضر، EEPROM/Flash على اللوحة الأم.
• يبدأ دائمًا بنفس عنوان الذاكرة الذي يتوقعه المعالج عند إعادة التعيين، مما يضمن أن المعالج يعرف دائمًا "من أين يبدأ".
• يقوم بتهيئة وحدة المعالجة المركزية ومجموعة الشرائح والذاكرة العشوائية والحافلات ووحدات التحكم في القرص والمنافذ ولوحة المفاتيح والأجهزة الأخرى الضرورية لتشغيل نظام التشغيل.
• يوفر انقطاعات الخدمة وانخفاض مستوى الخدمة التي يمكن لأنظمة التشغيل والبرامج استخدامها، وخاصة في الوضع الحقيقي.

في أجهزة الكمبيوتر المبكرة، كان BIOS موجودًا عادةً على شرائح EPROM ذات النوافذ.كانت هذه البيانات قابلة للمسح بالأشعة فوق البنفسجية. لاحقًا، ظهرت ذاكرة EEPROM، وأخيرًا BIOS "Flash"، الذي كان من الممكن تحديثه عبر البرامج. سمح هذا بتصحيح الأخطاء، وإضافة دعم لوحدات المعالجة المركزية (CPU) أو الأقراص الصلبة الجديدة، وبشكل عام، إطالة عمر اللوحات الأم.

والجانب الآخر من العملة هو أن تحديث BIOS لم يكن أبدًا غير ضار.انقطاع التيار الكهربائي أو أي عطل أثناء العملية قد يؤدي إلى "تعطل" اللوحة الأم في حال تلف محتويات الشريحة، لأن وحدة المعالجة المركزية لا تملك ما تعمل عليه. لهذا السبب، بدأ المصنعون بإضافة آليات استرداد، ونظام BIOS مزدوج، وميزات أخرى.

مع مرور الوقت، أفسح نظام BIOS الكلاسيكي ذو 16 بت المجال لمعايير أكثر حداثة مثل EFI وUEFI.صُممت هذه الأنظمة للتغلب على القيود التاريخية (التشغيل من أقراص كبيرة، واجهات رسومية، دعم 64 بت أصلي، برامج تشغيل معيارية، إلخ). ومع ذلك، ولعقود، حافظت حتى أحدث الأنظمة على روتينات أو أوضاع خاصة لتظل قادرة على تشغيل البرامج المصممة لنظام BIOS "القديم"، مما يُحافظ على التوافق مع جذور أجهزة كمبيوتر IBM الشخصية.

إذا قمت اليوم بتوصيل لوحة مفاتيح USB، وتشغيل جهاز كمبيوتر بمعالج أسرع بآلاف المرات من معالج 8088، وتشغيل نظام حديث وحتى محاكي DOSBox بأقصى سرعة، فهناك خط مباشر الذي يربط كل ذلك بنظام BIOS سعة 8 كيلوبايت من عام 1981. الهندسة العكسية للغرف النظيفة، وظهور Phoenix وAMI وAward، والموجة من الاستنساخ التي تلت ذلك، حولت ما كان سيصبح "قفل" IBM إلى أساس معيار عالمي يمكن لأي شخص البناء عليه.