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主板 : BIOS

  计算机用户在使用计算机的过程中,都会接触到BIOS,它在计算机系统中起着非常重要的作用。一块主板性能优越与否,很大程度上取决于主板上的BIOS管理功能是否先进。

  BIOS(Basic Input/Output System,基本输入输出系统)全称是ROM-BIOS,是只读存储器基本输入/输出系统的简写,它实际是一组被固化到电脑中,为电脑提供最低级最直接的硬件控制的程序,它是连通软件程序和硬件设备之间的枢纽,通俗地说,BIOS是硬件与软件程序之间的一个“转换器”或者说是接口(虽然它本身也只是一个程序),负责解决硬件的即时要求,并按软件对硬件的操作要求具体执行。

BIOS芯片是主板上一块长方型或正方型芯片,BIOS中主要存放:

  1. 自诊断程序:通过读取CMOS RAM中的内容识别硬件配置,并对其进行自检和初始化;
  2. CMOS设置程序:引导过程中,用特殊热键启动,进行设置后,存入CMOS RAM中;
  3. 系统自举装载程序:在自检成功后将磁盘相对0道0扇区上的引导程序装入内存,让其运行以装入DOS系统;
  4. 主要I/O设备的驱动程序和中断服务;

由于BIOS直接和系统硬件资源打交道,因此总是针对某一类型的硬件系统,而各种硬件系统又各有不同,所以存在各种不同种类的BIOS,随着硬件技术的发展,同一种BIOS也先后出现了不同的版本,新版本的BIOS比起老版本来说,功能更强。

BIOS的功能

  目前市场上主要的BIOS有AMI BIOS和Award BIOS以及Phoenix BIOS,其中,Award和Phoenix已经合并,二者的技术也互有融合。从功能上看,BIOS分为三个部分:

  • 自检及初始化程序;
  • 硬件中断处理;
  • 程序服务请求;

(一)自检及初始化
  这部分负责启动电脑,具体有三个部分,第一个部分是用于电脑刚接通电源时对硬件部分的检测,也叫做加电自检(Power On Self Test,简称POST),功能是检查电脑是否良好,通常完整的POST自检将包括对CPU,640K基本内存,1M以上的扩展内存,ROM,主板,CMOS存储器,串并口,显示卡,软硬盘子系统及键盘进行测试,一旦在自检中发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。自检中如发现有错误,将按两种情况处理:对于严重故障(致命性故障)则停机,此时由于各种初始化操作还没完成,不能给出任何提示或信号;对于非严重故障则给出提示或声音报警信号,等待用户处理。

  第二个部分是初始化,包括创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测等,其中很重要的一部分是BIOS设置,主要是对硬件设置的一些参数,当电脑启动时会读取这些参数,并和实际硬件设置进行比较,如果不符合,会影响系统的启动。

  最后一个部分是引导程序,功能是引导DOS或其他操作系统。BIOS先从软盘或硬盘的开始扇区读取引导记录,如果没有找到,则会在显示器上显示没有引导设备,如果找到引导记录会把电脑的控制权转给引导记录,由引导记录把操作系统装入电脑,在电脑启动成功后,BIOS的这部分任务就完成了。

(二)程序服务处理和硬件中断处理
  这两部分是两个独立的内容,但在使用上密切相关。
  程序服务处理程序主要是为应用程序和操作系统服务,这些服务主要与输入输出设备有关,例如读磁盘、文件输出到打印机等。为了完成这些操作,BIOS必须直接与计算机的I/O设备打交道,它通过端口发出命令,向各种外部设备传送数据以及从它们那儿接收数据,使程序能够脱离具体的硬件操作,而硬件中断处理则分别处理PC机硬件的需求,因此这两部分分别为软件和硬件服务,组合到一起,使计算机系统正常运行。

  BIOS的服务功能是通过调用中断服务程序来实现的,这些服务分为很多组,每组有一个专门的中断。例如视频服务,中断号为10H;屏幕打印,中断号为05H;磁盘及串行口服务,中断14H等。每一组又根据具体功能细分为不同的服务号。应用程序需要使用哪些外设、进行什么操作只需要在程序中用相应的指令说明即可,无需直接控制。

CMOS是互补金属氧化物半导体的缩写。其本意是指制造大规模集成电路芯片用的一种技术或用这种技术制造出来的芯片。在这里通常是指电脑主板上的一块可读写的RAM芯片。它存储了电脑系统的实时钟信息和硬件配置信息等。系统在加电引导机器时,要读取CMOS信息,用来初始化机器各个部件的状态。它靠系统电源和后备电池来供电,系统掉电后其信息不会丢失。

CMOS与BIOS的区别

  由于CMOS与BIOS都跟电脑系统设置密切相关,所以才有CMOS设置和BIOS设置的说法。也正因此,初学者常将二者混淆。CMOS RAM是系统参数存放的地方,而BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段。因此,准确的说法应是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。而我们平常所说的CMOS设置和BIOS设置是其简化说法,也就在一定程度上造成了两个概念的混淆。

升级BIOS的作用

  现在的BIOS芯片都采用了Flash ROM,都能通过特定的写入程序实现BIOS的升级,升级BIOS主要有两大目的:

  • 免费获得新功能

  升级BIOS最直接的好处就是不用花钱就能获得许多新功能,比如能支持新频率和新类型的CPU,例如以前的某些老主板通过升级BIOS支持图拉丁核心Pentium III和Celeron,现在的某些主板通过升级BIOS能支持最新的Prescott核心Pentium 4E CPU;突破容量限制,能直接使用大容量硬盘;获得新的启动方式;开启以前被屏蔽的功能,例如英特尔的超线程技术,VIA的内存交错技术等;识别其它新硬件等。

  • 解决旧版BIOS中的BUG

  BIOS既然也是程序,就必然存在着BUG,而且现在硬件技术发展日新月异,随着市场竞争的加剧,主板厂商推出产品的周期也越来越短,在BIOS编写上必然也有不尽如意的地方,而这些BUG常会导致莫名其妙的故障,例如无故重启,经常死机,系统效能低下,设备冲突,硬件设备无故“丢失”等等。在用户反馈以及厂商自己发现以后,负责任的厂商都会及时推出新版的BIOS以修正这些已知的BUG,从而解决那些莫名其妙的故障。

  由于BIOS升级具有一定的危险性,各主板厂商针对自己的产品和用户的实际需求,也开发了许多BIOS特色技术。例如BIOS刷新方面的有著名的技嘉的@BIOS Writer,支持技嘉主板在线自动查找新版BIOS并自动下载和刷新BIOS,免除了用户人工查找新版BIOS的麻烦,也避免了用户误刷不同型号主板BIOS的危险,而且技嘉@BIOS还支持许多非技嘉主板在windows下备份和刷新BIOS;其它相类似的BIOS特色技术还有华硕的Live Update,升技的Abit Flash Menu,QDI的Update Easy,微星的Live Update 3等等,微星的Live Update 3除了主板BIOS,对微星出品的显卡BIOS以及光存储设备的Firmware也能自动在线刷新,是一款功能非常强大的微星产品专用工具。此外,英特尔原装主板的Express BIOS Update技术也支持在windows下刷新BIOS,而且此技术是BIOS文件与刷新程序合一的可执行程序,非常适合初学者使用。在预防BIOS被破坏以及刷新失败方面有技嘉的双BIOS技术,QDI的金刚锁技术,英特尔原装主板的Recovery BIOS技术等等。

  除了厂商的新版BIOS之外,其实我们自己也能对BIOS作一定程度上的修改而获得某些新功能,例如更改能源之星LOGO,更改全屏开机画面,获得某些品牌主板的特定功能(例如为非捷波主板添加捷波恢复精灵模块),添加显卡BIOS模块拯救BIOS损坏的显卡,打开被主板厂商屏蔽了的芯片组功能,甚至支持新的CPU类型,直接支持大容量的硬盘而不用DM之类的软件等等。不过这些都需要对BIOS非常熟悉而且有一定的动手能力和经验以后才能去做。

 


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