BIOS是什么.docx

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BIOS是什么

BIOS控制着什么

BIOS控制着什么

 熟悉计算机的朋友都知道BIOS这个概念，我们也会经常听

到老鸟在解决系统故障时候重复的那些话语：

“先清除一下

CMOS”或者“进入BIOS默认设置”等等。

在普通人眼里，

BIOS似乎就是主机板上那块四四方方的小芯片和开机时候显

示的蓝色菜单。

它究竟对使用者有什么特别的意义呢？

它究

竟是不是高手或维修工程师的专利呢？

一台电脑是通过怎么

样的方式开始工作的呢？

希望通过阅读本文，你可以得到一

个答案。

     BIOS内部结构

SampleText对于我们曰常使用的个人电脑来说，采用的

BIOS并不是完全相同的，分别由Award、Phoenix和AMI这个三

个厂商提供（注：

Award已被Phoenix收购，其实是一家公司

）。

以目前主板的状况而言，大多数都是采用AwardBIOS或

者基于AwardBIOS内核改进的产品（采用AMIBIOS的产品相

对要少，PhoenixBIOS主要是笔记本电脑和不少国外品牌机

采用）。

本文介绍的一些BIOS知识和结构，也只围绕市场占

有率最高的Phoenix-Award来展开。

    拿常见的Award的2MbitCMOS地址结构来说，从FFFF

到FFFC区域是用于储存16Kbit容量的BootBlock（启动模块

）、接着是8Kbit的即插即用延伸系统配置数据ESCD区、

4Kbit的处理器微代码Microcode和4Kbit的DMI数据区。

FFF8

到FFF6是解压缩引擎区，这里的指令可以释放FFF6之后区域

的大容量代码和信息，比如厂商Logo、OEM数据等等。

最后一

部分是安放BIOS主程序的地方，通常这些程序也就是我们从

网上下载的以bin为后缀名的BIOS升级文件。

BIOS主要功能

 主板BIOS掌握着系统的启动、部件之间的兼容和程序管理

等多项重任。

只要按下电源开关启动主机后，BIOS就开始接

管主板启动的所有自检工作，系统首先由POST（PowerOn

SelfTest,上电自检）程序来对内部各个设备进行检查（这

个过程在下文中另作表述）。

通常完整的POST自检将包括对

CPU、基本内存、1MB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。

然后

BIOS就按照系统CMOS设置中保存的启动顺序搜寻软驱、IDE设

备和它们的启动顺序，读入操作系统引导记录，最后将系统

控制权交给引导记录，并最终完全过渡到操作系统的工作状

态。

 除了基本的启动功能外，BIOS还有硬件中断处理、系统设

计管理、程序请求等作用。

操作系统对硬盘、光驱、键盘、

显示器等外围设备的管理，都是直接建立在BIOS系统中断服

务程序的基础上的，它是PC系统中的软件与硬件之间的一个

可编程接口。

计算机开机的时候，BIOS会分配CPU等硬件设备

一个中断号。

当执行了使用某个硬件的操作命令后，它就会

根据中断号使用相应的硬件来完成命令的工作，最后根据其

中断号把它跳回原来的状态。

同样，BIOS也可以通过特定的

数据端口发送、接受指令，以实现软件应用程序对硬件的操

作。

 BIOS的系统管理功能是大家最为熟悉的，即平时说的BIOS

设置。

BIOS程序会调用储存在CMOSRAM部分的记录，用户可

以通过显示器看到系统基本情况，包括CPU频率、IDE驱动器

、ACPI电源管理和密码设置等信息。

正如笔者在一开始说过

的那样，这部分信息是依靠电池单独供电储存在RAM中的，只

要断电一段时间或人为给CMOS接通高电平信号（跳线短接）

，任何修改过的设置都会不复存在。

     BIOS如何工作？

 有了以上这些基本知识作为铺垫，读者朋友应该对BIOS有

了一定的了解。

接下来的问题就是，掌握PC枢纽的BIOS是如

何工作的呢？

鉴于这个过程的复杂，不妨让我们将BIOS运行

中的几个关键点罗列出来，稍做分析。

这里需要事先声明，

以下介绍的有关BIOS运行代码统一成十六进制，有兴趣的朋

友可以在市场上买回Debug卡（俗称也叫Port80卡）来查询

、观察。

 简单地说，BIOS启动会经过好几个检测、命令、执行的循

环流程，当然，在进入BIOS控制之前，CPU还需要一个热身的

过程。

拿P4系统为例，如果按照PC启动的流程来讲解的话，

这个先后秩序是这样的：

首先是主机电源开始供电，CPU接收

到VR（电压调节系统）发出的一个电压信号，然后经过一系

列的逻辑单元确认CPU运行电压之后，主板芯片接收到发出“

启动”工作的指令，让CPU复位。

CPU“苏醒”后的第一工作

就是，读取BIOS中的初始化指令。

在对CPU（2次检查）和内

存（640KB基本模块）状态做一系列校验之后，BIOS会完成电

路片的初始准备，停用视频、奇偶性和DMA电路片，并且使

CMOS计时器开始运行。

随后，BIOS程序会逐步检查CPU是否和

默认设定相同，DMA是否有故障，显示通道测试等等，一旦出

现故障，就会有蜂鸣器发出报警。

不过，这些步骤都是在后

台后悄悄进行的，我们是看不到屏幕上的任何信息。

 在上面的流程图中，很清楚地表明了引导模块工作的几个

步骤。

当CPU被正式启动以后，POST（Power-OnSelfTest，

加电后自检）进入内存侦测阶段，一旦基本内存检测出错，

系统死机并会长时间报错；如果一切顺利，BIOS继续往下

POST，检查CMOS内的其他BIOS主程序、扩展程序，直到完成

这些工作，系统进入常规流程，显示器上才会显示出时间曰

期、BIOS版本型号、CPU频率、内存容量等基本信息。

在BIOS

引导IDE设备和I/O设备以后，接下来的过程便交给操作系统

来继续了。

 BIOS在电脑启动过程中大体是这样工作的，实际上远比我

们介绍的要复杂得多。

中间任何一个小的步骤出错都会导致

系统无法启动，崩溃，而且BIOS设置不当也会给系统造成隐

患。

有经验的老鸟可以通过BIOS启动时候的声音来判断故障

，而一般用户可以通过查看Debug卡的检错信号，了解POST停

滞在哪个阶段。

还是拿AwardBIOS来说，开机Debug卡显示FF

和C0表示CPU自检没有通过，应该停电检查处理器状况；如果

是C1、C3等数字显示，很有可能是BIOS在检测内存时候发生

问题了；系统自检过了2D，并且伴随清脆的“嘀”声，说明

系统已经通过显卡检测，这个时候显示屏上也开始出现画面

。

知道了故障可能发生的部件，我们可以通过替换法来最终

确定问题源头，顺利解决问题。

     BIOS也要保护

 除了硬件设备的兼容问题之外，BIOS还有可能面临病毒、

错误擦写等外因的危害，BIOS如果不能工作，整台电脑也就

瘫痪了。

 不少主板厂商都通过专门的设计来增加BIOS的可靠性。

有

的是做成DualBIOS双模块的方式，一旦其中一块出现故障，

能够通过跳线设置让系统从另外一块引导启动，再对损坏模

组进行修复。

由于BIOS中BootBlock区是重要的数据块，所

以厂商将BootBlock块设计成分块式的BIOS结构，在BIOS芯

片中保留了一个区域，该区域中保存有BIOS系统中最重要的

启动信息。

最新的刷新程序的默认值就是刷新时不更新BIOS

的BootBlock块，这样的主板即使刷新失败，也能很容易恢

复。

 遇到BIOS刷新失败，也可以自己用热插拔的办法来替换受

损芯片，前提是你能找到一片和原来BIOS容量一样的芯片。

有动手能力的玩家还可以在BIOS芯片的管脚上动脑筋，因为

绝大多数的CMOS芯片为32脚的DIP封装，它们的针脚排列、功

能基本上一致。

芯片的写操作一般是通过写入允许脚的电平

变化来控制的，只有12V或者5V的高电平被调成低电平以后，

数据才能写入到芯片中去。

根据此原理，只要把这个管脚从

电路中脱离出来，一直处于高电平，即处于“读”状态，那

么不论是病毒还是误操作，都不会对芯片内的数据进行改写

。

不过，这个方法存在一定的危险性，它不适用所有的BIOS

芯片，而且容易失去主板的保修，大家一定要谨慎为之。

提到BIOS，大部分的菜鸟对此都一知半解，不敢轻易尝试，

仿佛天生对“蓝色屏幕”有种恐惧的感觉，而更多的时候，

连许多老鸟都无法区分BIOS设置和CMOS设置的区别，所以在

写出疑难问答之前，龙哥觉得有必要将这两个概念阐述清楚

，以达到事半功倍的效果。

　　BIOS是英文BasicInput/OutputSystem的缩写，原意是

“基本输入/输出系统”。

而我们通常所说的BIOS，其实是指

一个固化在ROM中的软件，负责最低级的、最直接的硬件控制

，以及计算机的原始操作；用来管理机器的启动和系统中重

要硬件的控制和驱动，并为高层软件提供基层调用。

　　CMOS是英文“互补金属氧化物半导化”的缩写，不过我

们常说的CMOS却是指主板上一块可读写的存储芯片，也称之

为“CMOSRAM”。

CMOSRAM是随机存储器，具有断电后消除

记忆的特点，人们就想到了使用外接电池保持其存储内容的

方法。

　　一般来说，通过固化在ROMBIOS的软件进行BIOS参数的

调整过程就称之为BIOS设置，而通过BIOS设置中的“标准

CMOS设置”调试CMOS参数的过程就称为CMOS设置。

我们平常

所说的CMOS设置与BIOS设置只是其简化说法，所以在一定程

度上造成两个概念的混淆。

　　怎样进入BIOS设置程序

　　分析：

虽然世界上设计生产BIOS的厂商并不多，但是某

些品牌机和兼容机设计不尽相同，所以进入BIOS设置的方法

也各不相同。

　　答疑：

大部分进入BIOS设置的键都已经设置为“DEL”或

者“ESC”，但是也有部分BIOS是F10或者F2，其中一些更特

别的BIOS还需要根据其提示进行操作。