요새 컴퓨터 공부중인데... 기본적인 것부터 해보고자 시모스와 바이오스에 대해 이해하려고 합니다. 인터넷 여기저기서 짜집은 글인데... 잘 읽히는지... 이해가 안 가는 곳이나 잘못된 점, 보완사항 있을지... 읽어봐주시면 감사하겠습니다..

1줄 요약 : 씨모스나 바이오스나 결국 메모리칩이고 그곳에 각기 CMOS data, 바이오스 펌웨어가 저장되어 있다. 컴퓨터 동작의 근간이 되는 정보가 저장되어 있고 두 메모리가 긴밀히 동작하여 컴퓨터 내/외부의 하드웨어를 동작시킨다.

마더보드에 BIOS 롬(EEPROM) + BIOS 램(SRAM, Static RAM) + CMOS 칩 이렇게 세 가지 메모리 칩(혹은 플레시 매모리)이 물리적인 부품으로서 장착되어 있다.

BIOS 롬에는 BIOS 프로그램(펌웨어)이 저장되어 있다. 이 롬 칩은 EEPROM으로 배터리와 상관없이 날아가지 않는다.

BIOS 램은 BIOS 설정값을 저장하는 SRAM이다. 롬과는 별도의 물건이다. 배터리에 의존한다. 

바이오스 (Basic Input/Output System)

컴퓨터 소프트웨어의 최저층에 존재하며, 부팅 전 소프트웨어와 하드웨어(메모리, HDD, 모니터 등) 간의 설정 및 정보 전달의 매개 역할을 하는 컴퓨터의 펌웨어이다. 쉽게 말해 운영체제는 메인보드나 그래픽카드와 같은 하드웨어와 통신하기 위해 중간 매개체를 사용하는 것이 효율적이다. 그렇게 되면 운영체제는 세부적인 하드웨어의 구성이나 신호체계를 알 필요없이 중간 매개체와만 통신하면 된다. 이러한 중간 매개체 역할을 하는 것이 BIOS이며 이것은 하드웨어가 제조될 때 제조회사에서 하드웨어에 포함시켜 둔다.

바이오스는 컴퓨터 전원을 켜면 가장 먼저 돌아가는 프로그램이다. 이것은 아주 작은 용량의 메모리 형태(ROM 플래시 메모리)로 메인보드에 장착되어 있다. 롬에 저장되어 있어서 롬 바이오스라고 부른다. 롬은 읽을 수만 있고 데이터를 작성 할 수 없다는 뜻의 Read Only Memory의 줄임 말이다.

참고로, 펌웨어는 하드웨어를 작동 시키는 일종의 프로그램 같은 것인데 우리가 흔히 쓰는 애플리케이션 같은 프로그램은 아니고 컴퓨터의 하드웨어에 가장 접근되어 있는 함수들의 집합이라고 볼 수 있다. 만일 이 바이오스라는 프로그램이 없다면 우리는 컴퓨터를 사용할 수 없다.

보통 바이오스는 시스템 구동에 필요한 정보를 최초 로드하기 위한 기초 정도만 있으면 되므로 용량이 작다. 최근엔 256Mb(32MB) 플래시 메모리를 채용하는 추세이다.

전원이 처음 켜지면 바이오스는 POST(Power-On Self Test)라고 메모리나 기타 주변기기들을 체크하고 운영체제를 읽어들인다. 또한 하드디스크나 CD-ROM, 램 등이 추가되어 시스템이 변경된 경우 바이오스에서 셋업할 수 있도록 해준다.

바이오스와 하드디스크의 접점에 있는 개념으로 MBR이란 것이 있다. MS와 IBM이

개발한 기술로, 부팅 순위 1순위 저장 장치 드라이브의 최상위 파티션 첫 번째 섹터의 첫 번째 바이트부터 마지막 바이트까지 부팅 정보를 써 놓고 바이오스가 이를 읽어들여 부팅하게 만들었다. 이를 MBR(Master Boot Record)라 불렀다.

그러나 세월이 흘러 MBR의 한계가 드러나기 시작했는데, 관리 할 수 있는 섹터 제약으로 2.2TB 이상이라면 하드디스크가 인식이 되지 않는 일이 생긴다. 그래서 윈도우에서 하드를 포맷할 때, 3테라 이상이면 GPT, 이하면 MBR로 포맷하라는 얘기가 있다.

요즘 나오는 메인보드의 경우 바이오스 칩이 2개인 경우가 있는데 메인과 백업 칩이다. 메인칩의 바이오스가 손상되었을 경우 백업칩의 바이오스를 불러온다. 덕분에 바이오스가 손상되더라도 바로 벽돌이 되지 않는다. (듀얼 바이오스)

CMOS

(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)

CMOS는 직역하자면, ‘상보적 금속 산화물 반도체’다. 이것은 집적회로의 한 종류다. 이름만 들어도 복잡해 보이는데, 이 뜻을 구체적으로 설명하는 것은 어려우므로 대강 알고 넘어가자.

이것은 광다이오드를 사용하여 집적회로를 만드는 기술부터 그 기술로 만들어진 반도체(chip)을 가리킨다. CMOS 기술은 CPU, microcontroller, static RAM 과 같은 디지털 논리 회로에 쓰인다.

컴퓨터 메인보드를 살펴보면 RTC/NVRAM(Real Time Clock/Non-Volatile RAM)이라고 불리우는 CMOS chip이 존재한다. 일종의 메모리 칩이다. 메인보드 수은 건전지(혹은 리튬) 옆에 존재하는 이 chip이 CMOS 방식으로 만들어져 있기 때문에 그냥 그렇게 불리어온 것이다. 건전지는 CMOS battery라고 하는데 시스템이 꺼진 경우에도 RTC/NVRAM의 내용을 지속적으로 유지시키기 위해 존재한다.

CMOS 메모리는 컴퓨터의 전원이 없더라도 저전력 배터리에 의해 내용을 유지할 수 있다. 일반적으로 CMOS는 바이오스 셋업 프로그램에서 사용하는 하드웨어에 대한 정보들이 저장되어 있다.

컴퓨터는 빠른 계산 능력을 갖고 있지만 추리력이나 상상력, 적응력은 없다. 그렇기 때문에 사람이 일일이 모두 지정해 주고 닦고 조이고 기름 쳐야 겨우 제 역할을 하게 되는 것이다. CMOS에 그런 ‘역할 지정’의 데이터가 저장되어 있다. 어떤 하드 디스크가 장착되어 있는지, VGA(비디오카드)카드를 사용하는지 등. 컴퓨터가 켜지면 앞에 말한대로, 바이오스가 돌아가고 바이오스는 CMOS에 저장된 그 내용을 읽어서 자신에게 어떤 주변기기들이 장착되어 있으며 어떻게 제어를 해야 할지 알게 되는 것이다.

CMOS Data는 컴퓨터의 근간이 되는 프로그램이므로 포맷하더라도 절대 리셋되지 않고 유지된다. CMOS는 컴퓨터 전원이 꺼지더라도 CMOS battery(수은이나 리튬)를 통해 저장된 데이터를 손실하지 않는다.

시모스 반도체는 다른 반도체 소자에 비해 전력의 소비가 극히 적다. 우리가 컴퓨터의 전원을 내려도 여기에 저장된 것은 지워지지 않는데, 그것은 작은 전지로 전력이 공급되기 때문이다. 배터리는 전자 계산기나 전자 시계에 들어가는 것과 비슷한 모양의 전지를 사용한다. 대개 리튬이나 수은 전지가 쓰인다.

컴퓨터를 완제품으로 구입한 사람은 이미 CMOS 셋업이 잘 되어 있을 것이다. 따라서 거의 신경을 쓰지 않는다. 하지만 하드 디스크 등을 추가로 장착하거나 아니면 컴퓨터를 자신이 조립하여 사용하는 사람들은 반드시 CMOS 설정이 필요하다.

CMOS는 기본적으로 ROM이므로 읽기만 가능하고 쓰기(

데이터 수정)는 불가능하다.

그렇다면 이제 왜 CMOS와 BIOS가 혼동되고 있는지 살펴보자. 부팅하면서 부팅 설정을 하기 위한 파란 화면에 뜨는 내용들은 실제 CMOS(RTC/NVRAM)칩에 저장되어 있다. 하지만 이러한 데이터를 설정할 수 있도록 파란화면을 뜨게 하는 프로그램(유틸리티)는 ROM BIOS에 존재한다. 따라서 컴퓨터 시스템을 부팅하면서 F1, F2, ESC, Delete(제조 회사마다 다른)들의 키를 누르게 되면 ROM BIOS에 포함된 BIOS 설정 유틸리티가 CMOS의 내용을 읽어와 설정할 수 있도록 보여주는 것이다.