《主板知识详解》27、BIOS

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27、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。

　　1、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：

　　一是自检及初始化程序；
　　二是硬件中断处理；
　　三是程序服务请求。

　　（一）自检及初始化

　　在电脑的启动过程中，BIOS 的自检及初始化具体分三个步骤：

　　第一个步骤，开机自检。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、软硬盘等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。

　　第二个步骤，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。

　　最后一个步骤，是引导操作系统。功能是引导 DOS、Windows 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。如果找到了引导记录，就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 的这部分任务也就完成了。

（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，中断号为 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。

　　2、CMOS 与 BIOS 的区别

　　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，其信息也不会丢失。

　　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。

　　3、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：

　　1) 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，如英特尔的超线程技术，VIA 的内存交错技术；以及识别其它新硬件等。

　　2) 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，必然也有不尽人意的地方。而这些 BUG 常会导致莫名其妙的故障，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。

　　在 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，更改能源之星的 LOGO，更改全屏开机画面，获得某些品牌主板的特定功能（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。