Dès l’instant où un ordinateur s’allume, bien avant que le système d’exploitation ne prenne le relais, un programme fondamental entre discrètement en scène : le BIOS. Caché dans une puce logée sur la carte mère, il agit comme le chef d’orchestre du démarrage de l’ordinateur. Depuis les débuts de l’informatique personnelle dans les années 1980, le BIOS reste une pièce maîtresse du fonctionnement matériel, souvent méconnue mais pourtant essentielle. Que l’on soit utilisateur curieux, étudiant en informatique ou technicien expérimenté, comprendre le rôle et l’histoire du BIOS permet de mieux saisir les coulisses du démarrage d’un ordinateur.
Définition technique et fonctions principales du BIOS
Le BIOS, acronyme de Basic Input/Output System, que l’on peut traduire par « système de gestion de base des entrées/sorties », est un composant logiciel intégré au matériel informatique. Il est stocké dans une mémoire non volatile de type ROM, EEPROM ou Flash, soudée sur la carte mère. À la différence des programmes installés sur un disque dur, le BIOS est un firmware, c’est-à-dire un logiciel « permanent », conçu pour fonctionner indépendamment du système d’exploitation, et actif dès l’allumage de l’ordinateur. Il constitue le tout premier code exécuté lorsque la machine est mise sous tension.
Sa fonction initiale est d’assurer le POST (Power-On Self Test), une série de diagnostics automatiques qui valident la présence et le bon fonctionnement des composants critiques comme le processeur (CPU), la mémoire vive (RAM), la carte graphique, les périphériques de saisie (clavier, souris), les ports USB, ou encore les unités de stockage. Si une anomalie est détectée (barrettes de RAM absentes, ventilateur bloqué, etc.), le BIOS émet des bips sonores codés ou affiche un message d’erreur, ce qui aide les techniciens à identifier rapidement l’origine du problème.
Une fois les tests réussis, le BIOS identifie les périphériques disponibles et recherche un support amorçable (bootable), comme un disque dur, un SSD, une clé USB ou un lecteur optique. Il suit une séquence de démarrage définie par l’utilisateur ou par défaut (appelée « boot order »), afin de charger le système d’exploitation installé. C’est à ce moment que le BIOS cède le contrôle au chargeur de démarrage (bootloader) du système d’exploitation (comme GRUB pour Linux ou BOOTMGR pour Windows).
Outre ce rôle d’intermédiaire entre le matériel et le système d’exploitation, le BIOS propose une interface de configuration intégrée, appelée Setup Utility, accessible au démarrage de l’ordinateur via des touches spécifiques comme Del, F2, F10 ou Esc, selon le constructeur. Cette interface permet de régler des paramètres sensibles : fréquence et tension de la RAM et du processeur, ventilation, sécurité (mot de passe BIOS), activation des ports, gestion de l’alimentation (Wake-on-LAN, mise en veille), ou encore configuration du RAID et de la virtualisation (VT-x/AMD-V). Ces réglages sont stockés dans une mémoire spéciale appelée CMOS, alimentée par une petite pile sur la carte mère.
Voici un tableau synthétique permettant de mieux comprendre les principales fonctions et caractéristiques techniques du BIOS :
| Fonction / Élément | Description |
|---|---|
| Nom complet | BIOS = Basic Input/Output System (Système de gestion de base des entrées/sorties) |
| Type de logiciel | Firmware (logiciel intégré au matériel, stocké sur la carte mère) |
| Support de stockage | ROM, EEPROM ou mémoire Flash |
| Fonction principale | Tester, initialiser et gérer les composants matériels avant le lancement du système d’exploitation |
| POST (Power-On Self Test) | Diagnostic matériel au démarrage pour détecter les pannes ou dysfonctionnements |
| Séquence de démarrage (boot order) | Ordre dans lequel le BIOS cherche un support contenant un système d’exploitation |
| Interface utilisateur (Setup Utility) | Menu de configuration accessible au démarrage (touches Del, F2, etc.) |
| Paramètres configurables | Fréquence CPU/RAM, ventilation, RAID, virtualisation, sécurité, alimentation, etc. |
| Stockage des paramètres | CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), alimenté par une pile |
| Signalement d’erreurs | Bips sonores codés, messages d’erreur à l’écran, clignotements de LED selon les modèles |
| Possibilité de mise à jour | Oui, via un flashage du BIOS (opération délicate) |
Le langage BIOS : architecture, instructions et dialogue avec le matériel
Lorsque l’on parle de « langage BIOS », il ne s’agit pas d’un langage de programmation bas niveau traditionnel comme le C ou le Python, mais plutôt d’un ensemble d’instructions très bas niveau, directement compréhensibles par le microprocesseur. Le BIOS est en effet écrit, à l’origine, en « langage d’assemblage » (ou assembleur), un langage de programmation de bas niveau spécifique à l’architecture du processeur (x86 pour les processeurs Intel par exemple). Ces instructions sont ensuite compilées en « langage machine », c’est-à-dire des suites de 0 et de 1, exécutables directement par le processeur sans intervention d’un système d’exploitation. Le BIOS fonctionne donc dans un environnement extrêmement limité : pas d’interface graphique, pas de gestion de fichiers, pas d’API complexe — uniquement un dialogue direct avec le matériel via des interruptions et des registres matériels.
Le langage du BIOS repose sur l’utilisation des « interruptions logicielle », qui sont des routines prédéfinies permettant de solliciter un composant matériel sans en connaître tous les détails techniques. Par exemple, une instruction d’interruption comme INT 13h permet d’accéder aux services du disque dur (lecture, écriture, détection), tandis que INT 10h sert à manipuler l’affichage vidéo. Ces interruptions standardisées faisaient autrefois partie intégrante de la programmation en environnement DOS. Lorsqu’un développeur écrivait un logiciel pour PC dans les années 1980-1990, il pouvait utiliser ces appels d’interruption pour interagir avec le clavier, le BIOS de la carte graphique, ou encore les ports série. Ainsi, le BIOS constituait une sorte de **bibliothèque système primitive**, embarquée sur la carte mère, offrant des fonctions de base pour interagir avec les composants physiques sans avoir à tout reprogrammer depuis zéro.
Dans la pratique, les instructions du BIOS sont organisées en « services », chacun associé à une interruption logicielle et à des registres précis. Le BIOS utilise une organisation très rigoureuse de la mémoire, notamment le « mode réel » (real mode), un mode de fonctionnement des processeurs x86 qui donne un accès direct à la mémoire mais qui est limité à 1 Mo d’adressage. Ce mode permet au BIOS d’entrer en action avant que le système d’exploitation ne configure un environnement plus complexe, comme le mode protégé ou le mode longue adresse 64 bits. Lorsqu’un ordinateur démarre, le BIOS place le processeur en mode réel et commence à exécuter ses instructions depuis l’adresse mémoire 0xFFFF0, tout en exploitant une table d’interruptions située en tout début de mémoire (0x0000 à 0x03FF).
Voici un tableau récapitulatif de quelques éléments fondamentaux du langage BIOS, des interruptions clés et de leur rôle dans l’environnement matériel :
| Instruction / Concept BIOS | Description et fonction |
|---|---|
INT 10h |
Interruption vidéo BIOS : utilisée pour changer de mode graphique, écrire du texte à l’écran, modifier les couleurs ou manipuler le curseur. |
INT 13h |
Interruption disque : fournit des fonctions pour lire ou écrire des secteurs sur des disques durs, disquettes ou supports amovibles. |
INT 16h |
Service clavier : permet de détecter si une touche est pressée, lire les frappes clavier, ou manipuler le tampon clavier. |
INT 17h |
Service d’impression : communication avec les ports d’imprimante (LPT1, LPT2…), permet d’envoyer des caractères à imprimer. |
INT 19h |
Routine de démarrage : appelée pour démarrer le système à partir du périphérique défini dans l’ordre de boot. |
| Mode réel | Mode de fonctionnement bas niveau du processeur x86 utilisé par le BIOS ; permet d’accéder à la mémoire directement, mais limité à 1 Mo. |
| Registres CPU | Le BIOS utilise les registres AX, BX, CX, DX, SI, DI, etc. pour transmettre des données ou des commandes entre CPU et périphériques. |
| CMOS RAM | Mémoire spéciale alimentée par pile contenant les réglages du BIOS (date, ordre de boot, sécurité, etc.). |
| EPROM / Flash | Type de mémoire dans laquelle est stocké le BIOS ; les versions modernes permettent une mise à jour via « flashage ». |
| Bootstrap loader | Partie du BIOS qui cherche un système d’exploitation sur un disque amorçable, et transmet l’exécution au chargeur d’amorçage. |
Aujourd’hui, bien que les systèmes modernes utilisent le firmware UEFI en remplacement du BIOS traditionnel, les bases posées par le langage BIOS demeurent cruciales dans l’histoire de l’informatique. De nombreux émulateurs, systèmes embarqués ou environnements rétrocomputing continuent de faire appel à ces instructions d’origine. De plus, certaines fonctions de compatibilité, appelées « legacy BIOS mode », sont toujours disponibles dans de nombreux firmwares UEFI pour faire tourner des systèmes anciens ou des logiciels bas niveau. Ainsi, même si le langage BIOS n’est plus utilisé dans les mêmes conditions qu’il y a vingt ans, sa logique et son architecture restent fondamentales dans la compréhension du démarrage et du fonctionnement intime d’un ordinateur.
Pour conclure : Histoire et évolution du BIOS dans l’informatique
Le concept de BIOS remonte aux premières années de l’informatique personnelle. Il apparaît pour la première fois dans les années 1970 dans les premiers micro-ordinateurs, mais c’est l’entreprise IBM qui le rend célèbre avec le lancement du tout premier IBM PC en 1981. Ce modèle incluait un BIOS propriétaire, développé en interne par IBM, qui servait à initier les composants et à fournir une interface de communication entre le matériel et les logiciels. À cette époque, le BIOS n’était pas seulement un programme de démarrage : il jouait aussi le rôle de bibliothèque de fonctions permettant aux logiciels de communiquer avec l’écran, le clavier ou le disque.
Le BIOS originel d’IBM étant en lecture seule (ROM), il ne pouvait être modifié qu’en remplaçant physiquement la puce. Avec l’évolution des technologies, la mémoire Flash a permis de rendre le BIOS reprogrammable, ouvrant la voie à des mises à jour firmware. Dès les années 1990, de nombreux constructeurs comme AMI, Award et Phoenix ont proposé leurs propres versions du BIOS, adaptées à des cartes mères compatibles PC, rendant le BIOS un standard de fait dans l’univers des compatibles IBM. Cette modularité a été essentielle au succès de l’architecture ouverte des PC, permettant à des millions d’ordinateurs dans le monde d’être assemblés à partir de composants interchangeables.
Au début des années 2000, le BIOS commence toutefois à montrer ses limites : interface rudimentaire, compatibilité difficile avec les disques de grande capacité, lenteur au démarrage, et absence de support pour la sécurité moderne. En réponse à ces contraintes, Intel introduit en 2005 une nouvelle norme baptisée UEFI (Unified Extensible Firmware Interface), censée remplacer progressivement le BIOS traditionnel. Plus rapide, plus sécurisé, doté d’une interface graphique moderne, l’UEFI offre une souplesse bien supérieure, tout en intégrant une compatibilité BIOS pour assurer une transition en douceur. Aujourd’hui, la majorité des ordinateurs récents utilisent l’UEFI, même si le terme BIOS reste encore couramment utilisé par habitude ou par simplification.