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BIOS基础知识
BIOS基础知识
BIOS(basicinput/outputsystem,基本输入/输出操作系统)全称应为ROM-BIOS,意思是只读存储器基本输入/输出系统。
BIOS是固化在计算机主板ROM芯片上的程序,主要保存着有关计算机系统最重要的基本输入/输出程序、系统信息设置、开机加电自检程序和系统启动自举程序等。
8.2.1BIOS的概述
1.BIOS的历史
BIOS技术源于IBMPC/AT计算机的流行以及由康柏公司生产的第一台“克隆”个人计算机。
BIOS程序存放于一个断电后内容不会丢失的只读存储器中,系统加电或被重置时,处理器第一条指令的位址会被定位到BIOS中,让初始化程序开始执行。
在计算机启动时BIOS承担着初始化硬件、检测硬件功能、引导操作系统等任务。
2.BIOS详解
最初的BIOS芯片采用ROM设计,与计算机主板整合在一起,在工厂时就将程序代码固化在芯片中,并且不能修改。
但随着时间的推移和计算机硬件的快速发展,BIOS的容量大小和复杂程度便不能跟上更新的步伐,这就必须让BIOS不断更新才可以支持更多的新硬件。
于是新一代的BIOS就改为存储在EEPROM(或称为E2PROM,electrically-erasableprogrammableread-onlymemory,电子式可擦除可编程只读存储器)中,让用户可以轻易更新BIOS程序,如图8-28所示。
图8-28BIOS所用的EEPROM芯片
现在主流计算机的BIOS供应商有Award、AMI和Phoenix,专有品牌计算机BIOS有IBM、DELL等公司。
当前Award公司已经被Phoenix收购,所以最新的主板BIOS只有Award-Phoenix和AMI两家供应商,如图8-29所示。
图8-29Award-Phoenix与AMI开机画面
3.BIOS的启动过程
①给机器加电。
当按下电源开关时,电源就开始向主板和其他设备供电。
此时电压还不稳定,主板控制芯片组会向CPU发出并保持一个Reset(重置)信号,让CPU初始化。
当电压和其他一些因素稳定后,计算机电源向主板发送一个电源正常(power-signal)信号,从加电到发出电源正常信号这个过程一般在0.1~0.5s之间。
主板控制芯片的计时器在收到电源正常信号后,停止向CPU发送Reset信号,CPU立即从内存地址FFFF:
0000处开始执行ROMBIOS指令。
②加电自检(poweronselftest,简称POST自检),其主要任务是检测计算机中的一些关键设备是否存在和能否正常工作。
通常完整的POST自检过程包括对CPU、640KB基本内存、1MB以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS存储器、串/并口、显卡、软硬盘子系统及键盘逐一进行测试,一旦在自检中发现问题,系统将给出提示信息或鸣笛警告。
在POST过程中如发现有错误,系统会按两种情况进行处理:
对于严重故障(致命性故障)则停机,由于POST自检过程在显示卡初始化之前,所以在POST自检过程中发现了一些致命错误,如没有找到内存或者没有找到显卡时,是无法在屏幕上显示出来的;对于非严重故障,则在显示器上给出提示或通过喇叭发出“嘟嘟嘟”的报警声来报告错误情况(声音的长短和次数代表了错误的类型)来等待用户处理。
③查找显卡的BIOS信息。
通常情况下,系统BIOS会对地址C000:
0000~C780:
0000进行扫描,寻找计算机上集成的显卡芯片或独立显卡的BIOS信息。
当系统BIOS找到显卡BIOS之后调用它的初始化代码,由显卡BIOS来完成显卡的初始化。
大多数显示卡在这个过程中,通常会在显示器的左上角显示一些显示卡的信息,如生产厂商、图形芯片类型、显存容量等内容。
接着系统BIOS会以2KB的间隔扫描C800:
0000~DF80:
0000的内存地址,来查找其他设备的BIOS程序,找到之后同样要调用这些设备的BIOS初始化代码来初始化这些设备。
④显示BIOS启动画面。
查找完所有其他设备的BIOS之后,系统BIOS将显示它自己的启动画面,其中包括系统BIOS的类型、序列号和版本号等内容。
同时在屏幕底端左下角会出现主板信息代码,包含BIOS的日期、主板芯片组型号、主板的识别编码及厂商代码。
⑤检测CPU的类型和工作频率。
接着系统BIOS将检测和显示CPU的类型和工作频率,并将检测结果显示在显示器上。
接着测试所有的RAM,并同时在屏幕上显示内存测试的进度。
⑥检测硬件设备。
BIOS将检测软驱、硬盘、CD-ROM/DVD-ROM、串行接口和并行接口等连接的设备,BIOS检测设备的同时,还会自动检测和设置这些设备的参数,如硬盘参数和访问模式。
⑦检测并配置即插即用设备。
BIOS将对系统内安装的设备进行检测和配置,并在显示器上显示出查找到设备的名称和型号等信息,同时为该设备分配IRQ、DMA通道和I/O等资源。
⑧显示系统配置表。
此时所有硬件都已经检测配置完毕了,系统BIOS会重新清屏并在屏幕上方显示出一个系统配置列表,其中列出了计算机中安装的各种标准硬件设备和资源配置的一些相关工作参数。
⑨BIOS将更新ESCD(extendedsystemconfigurationdata,扩展系统配置数据)。
ESCD是系统BIOS保留的以前的设备资源分配表。
通常这些数据只在系统硬件发生改变后才会进行更新,所以不是每次启动机器时都能在显示器上看到“UpdateESCD……Success”这样的提示信息。
⑩根据用户指定的启动顺序从软盘、硬盘或光驱启动。
BIOS将在缺省启动盘上的0柱面、0头、1扇区查找引导记录。
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,系统将引导记录拷贝到内存地址0000:
7c00中,然后再检查其合法性。
在POST过程正确完成后,计算机会“嘟”的响一声,BIOS的这部分任务就完成了。
以上介绍的是计算机打开电源开关(或按“Reset”键)进行冷启动时,计算机完成的各种初始化工作。
系统BIOS会检查内存地址0000:
0472字中的值,从而确定此次启动是冷启动还是热启动。
如果用户在DOS下按【Ctrl+Alt+Del】组合键(或从Windows操作系统中选择重启计算机命令)来热启动计算机时,BIOS会检测到这个字的值是1234H,就说明此次启动为热启动,BIOS在POST自检过程中跳过CPU和内存的检测。
如果这个字是其他的值,就说明此次启动为冷启动,BIOS就要执行所有的POST自检过程。
8.2.2BIOS与CMOS的区别
CMOS(complementarymetal-oxidesemiconductor)是互补金属氧化物半导体,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。
一般是指计算机主板上的一块可读写的RAM芯片,其主要功能是用来存储计算机当前系统的硬件配置和对某些参数的设定。
CMOS靠系统电源和一块后备锂电池进行供电,当关机或系统断电后其信息不会丢失,如图8-30所示。
由于CMOS与BIOS都跟计算机系统设置密切相关,用户很容易将CMOS设置和BIOS设置搞混淆。
其实CMOS芯片本身只是一块存储器,只具有保存数据的功能,所以CMOS是存放系统各项参数的地方,而BIOS中存放的是系统重要信息和设置系统参数的设置程序。
所以应该是“通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置”。
当CMOS设置不正确或者由于计算机不稳定、主板电池失效、计算机病毒感染、人为误操作等因素,CMOS中保存的系统参数可能会丢失或遭到破坏,从而造成系统性能下降,严重时甚至会使整台计算机完全瘫痪。
图8-30COMS的主板电池
8.3BIOS实用设置
在通常情况下,CMOS大部分选项的默认设置,在出厂的时候就已经设置正确,并且许多选项对计算机的运行影响不大,只需要进行几项必要的基本设置,如设置系统时间、设备的启动顺序等。
进入BIOS设置程序通常使用的方法是开机启动时按热键,而不同类型的计算机进入BIOS程序所按热键也有不同,通常会在屏幕上会给出提示,有的则不会。
几种常见的BIOS设置程序的进入方式如下。
●AwardBIOS:
在通电自检时按下【Del】键或【Ctrl+Alt+Esc】组合键。
●AMIBIOS:
在通电自检时按下【Del】键或【Esc】键。
●DellBIOS:
屏幕右上角出现光标时按【F10】键。
●PhoenixBIOS:
在通电自检时按下【F2】键。
通过热键进入到BIOS后,在屏幕上会出现蓝底色的主菜单。
主菜单在一系列系统设置功能和两个退出方式间进行选择。
使用箭头键移动选择项,按【Enter】键进入子菜单,如图8-31所示。
图8-31BIOS主菜单
各个厂商的BIOS设置方法和设置界面十分相似,其常用功能键如表8-1所示。
表8-1BIOS常用功能键
按键
功能
Up
移至上一条目
Down
移至下一条目
Left
移至左边条目(菜单内)
Right
移至右边条目(菜单内)
Enter
进入选中的条目
PgUp或+
增加数值或做变更
PgDn或-
减少数值或做变更
Esc
主菜单:
退出且不存储变更至CMOS。
现有页面设置菜单和被选页面设置菜单:
退出当前画面,回至主菜单
F1
提供设定项目的求助内容
F5
从CMOS中加载修改前的设定值
F6
从BIOS默认中载入故障安全默认值
F7
从BIOS默认中载入优化默认值
F10
存储设定,退出设定程序
目前,市面上主板的BIOS多数为Phoenix-AwardBIOS,Phoenix-Award在目前主流的主板得到了广泛的应用。
设置方法与AwardBIOS十分相似,下面将通过一块Intel945G主板的BIOS设置进行详细介绍。
8.3.1标准CMOS设置
从主菜单选择“StandardCMOSFeatures”后进入标准CMOS功能设置菜单。
标准CMOS设置项共分为十项,每一项包括一个或多个设置项目。
使用箭头来选择项目,然后用【PgUp】键和【PgDn】键来选择想要的设定值,如图8-32所示。
图8-32标准COMS功能设置菜单
●时间“Time”和日期“Date”的设置,可以用光标配合【PgUp】键和【PgDn】键依次设置成当前时间和日期。
●IDE设备参数设置,从“IDEChannel0Master(IDE通道0主控制器)”至“IDEChannel1Slave(IDE通道1从控制器)”共可设置4个IDE设备。
4个选项都可以按【Enter】键进入子菜单内详细配置,此部分选项可能因主板型号的不同略有差别。
●设置软驱,其中软驱“DriveA”和“DriveB”可以分别根据所使用的具体规格进行设置,如“3.5英寸1.44MB”等。
有的BIOS在这部分还有一个“Floppy3ModeSupport”设置,是为用户使用日本标准软驱预备的,在此可将其设为“Disabled”。
●“Video”设置系统显示方式,有4种选择,分别为EGA/VGA(加强型图形显示模式)、CGA40(40行显示模式)、CGA80(80行显示模式)、MONO(黑白单色模式)。
通常设置为“EGA/VGA”;“Halton”用于设置计算机启动时,POST过程出错异常的检测处理,目的是让系统启动时检测到哪些硬件故障才中止引导以等待用户处理,设置内容中有几种选择,通常选择“AllErrors”,即发现任何硬件问题都中止引导并等候处理。
●显示内存容量的相关参数,包括BaseMemory(基本内存容量)、ExtendedMemory(扩展内存容量)、TotalMemory(系统内存总容量)。
8.3.2高级BIOS设置
从主菜单上选择“AdvancedBIOSFeatures”即进入高级BIOS功能设置菜单。
该项用来设置系统配置选项,其中有些选项由主板本身设计决定,有些选项用户可以修改设定,用来改善计算机系统的性能,如图8-33所示。
图8-33高级BIOS功能设置菜单
●“CPUFeature”是CPU功能设置项。
按【Enter】键可以对CPU扩展选项进行设置。
●“HardDiskBootPriority”是设置硬盘引导优先级设置项。
按【Enter】键可以对计算机上的某个硬盘进行优先引导的设置。
●“VirusWarning”是病毒防范警告设置项。
在系统启动时,任何企图修改硬盘引导扇区和分区表的操作,都会使系统暂停并提示错误。
该选项采用默认设置“Disabled”。
●“CPUL1&L2Cache”是CPU一级和二级缓存设置项。
此项一般采用默认设置“Enabled”,若置为“Disabled”将会降低系统的性能。
●“QuickPowerOnSelfTest”是加速系统加电自测过程设置项。
设置为“Enabled”时系统在启动时只对内存检验一遍,而设为“Disabled”时则在启动时对内存检验三遍。
●“USBFlashDiskType”是USB闪存盘分区类型,按照用户对其分区的设置而选定适用于USB闪存盘的启动选项。
●“First/Second/ThirdBootDevice”是设置系统选择驱动器启动的先后顺序。
选项有Floppy、LS120、HDD-0、SCSI、CDROM、HDD-1、HDD-2、HDD-3、ZIP、LAN、USB-CDROM、Disabled等。
用户可以按照自己的需要进行设置。
●“BootOtherDevice”是当系统从第一/第二/第三设备引导失败后,尝试从其他设备引导系统。
该选项采用默认设置“Enabled”。
●“SwapFloppyDrive”是设置交换软盘驱动器盘符选项。
默认设定为“Enabled”,在DOS模式下,A盘与B盘的软驱盘符可以进行对换;设置为“Disabled”,A盘与B盘的软驱盘符保持正常不变。
●“BootUpFloppySeek”是设置开机时是否检测软驱。
用户可根据自己需要分别设为“Enabled”或“Disabled”。
设为“Enabled”时,BIOS将检测软驱并测定其磁道数。
●“BootUpNumLockStatus”是设置计算机启动自检后数字小键盘状态,设为“ON”时为数字键盘有效,键盘上“NumLock”灯亮;设为“OFF”时,光标状态有效。
●“TypematicRateSetting”、“TypematicRate(Chars/Sec)”和“TypematicDelay(Msec)”三项是用于调整键盘录入速度,该选项采用系统默认设置“Disabled”。
●“SecurityOption”是设置系统检查密码的方式,设置为“System”时,在每次加点自检(包括热启动)时和进入BIOS设置时都要求输入密码;设置为“Setup”时仅在进入BIOS设置时才输入密码。
默认设置为“Setup”。
此选项的设置需要与密码设置选项(见8.3.9节密码设置的内容)配合使用才会起效。
●“APICMode”是设置是否启用或禁用APIC(advancedprogrammableinterruptcontroller,高级程序中断控制器)。
默认设置为“Enabled”时,系统会扩展可选用的中断请求IRQ的资源。
●“MPSVersionControlForOS”是设置操作系统中应用哪个版本的MPS(multiprocessorspecification,多重处理器规范),默认设置为1.4。
●“OSSelectForDRAM>64MB”这项只在计算机安装“OS/2”操作系统时才起效,因为目前大多数用户的计算机中多安装Windows操作系统,所以采用默认设置“No-OS/2”。
●“FullScreenLOGOShow”是设置启动画面时是否含有主板生产厂商的LOGO,用户可以根据自己的使用情况进行设置。
设置选项为“Enabled”和“Disabled”。
●“SmallLOGO(EPA)Show”是设置启动画面是否显示EPALOGO标志,用户可以根据自己的使用情况进行设置。
设置选项为“Enabled”和“Disabled”。
8.3.3高级芯片组功能设定
从主菜单上选择“AdvancedChipsetFeatures”进入高级芯片组功能设置,此部分可根据所安装的板卡芯片特性来进行系统配置,如DRAM和显示状态设置,如图8-34所示。
图8-34高级芯片组功能设置菜单
●“DRAMTimingSelectable”是设定DRAM时钟频率是否从属于SPD(serialpresencedetect,模组存在的串行检测)选项。
SPD是一组关于内存模组的配置信息,如P-Bank数量、电压、行地址/列地址数量、位宽、各种主要操作时序(如CL、tRCD、tRP、tRAS等)。
此项设为“BySPD”是使系统启动时,主板的北桥芯片会根据SPD中的参数信息来自动配置相应的内存时序与控制寄存器,此时五个选项“CASLatency”、“DRAMRAS#toCAS#Delay”、“DRAMRAS#Precharge”、“PrechargeDelay(tRAS)”、“SystemMemoryFrequency”都自动默认为“Auto”,是为了避免人为出现调校错误而引起故障。
建议使用系统默认的“BySPD”选项。
●“SLP_SP4#AssertionWidth”是设定slp-s4#引脚信号有效频宽选项。
一般采用系统默认值“1to2sec.”即可。
●“SystemBIOSCacheable”是设定系统BIOS从ROM芯片映射到高速缓存或内存的选项。
设置此选项可加速系统BIOSROM在F0000h~FFFFFh地址间的存储速度,理论上可以提高运行速度,由此可改善系统的操作性能。
默认设置为“Enabled”。
●“VideoBIOSCacheable”是设定VGABIOS从ROM芯片映射到高速缓存或内存的选项。
现在的操作系统很少去读取系统BIOS信息,这里可设置为“Disabled”。
●“MemoryHoleAt15M-16M”是内存保留设定。
某些ISA设备会将ROM资料映射到15~16MB的内存中,此区域预留后就不可再进行存储。
因为现在使用的主板上几乎没有ISA插槽,所以默认设置为“Disabled”。
如果Windows启动后通过控制板中系统属性查看内存少了1MB,可能是将其设置为了“Enabled”。
●“PCIExpressRootPortFunc”是PCIExpress总线接口控制设置。
此项用来设定PCIExpress总线接口的开启与关闭以及其兼容模式。
按【Enter】键进入设置。
这里全部设定默认设置为“Auto”。
●“PEG/OnchipVGAControl”是设置PEG与集成显卡打开或关闭的选项,用来设定集成显卡是否打开。
默认设置为“Auto”。
●“PEGForceX1”将PCI-Express16´的插槽设定为可插PCI-Express1´的扩展卡,在使用通过HIS桥接芯片实现PCI-E接口的显卡时,打开此设置可增强其兼容性。
若不使用该类显卡,建议设置为“Disabled”。
8.3.4周边设备设定
从主菜单上选择“IntegratedPeripherais”进入外部设备功能设置,此部分主要用于设置主板整合设备状态,如是否启用集成声卡、集成网卡等。
一般此选项为默认设置就可以了,如图8-35所示。
图8-35周边设备设置菜单
“OnChipIDEDevice”是板载IDE设备驱动选项,如图8-36所示。
图8-36板载IDE设备驱动设置菜单
●“IDEHDDBlockMode”是IDE硬盘块模式设置。
现在多数新硬盘都支持自动检测到最佳的且硬盘支持的每个扇区的块读写数,从而加快硬盘资料读取速度。
系统默认设置为“Enabled”。
●“IDEDMAtransferaccess”是IDEDMA传输通道设置。
如果设置为“Disabled”将导致IDE接口性能大幅下降,通常设置为“Enabled”。
●“On-ChipPrimary/SecondaryPCIIDE”是主板集成主/从IDE通道设置,用来控制芯片组主/从IDE通道的开启和关闭,通常设置为“Enabled”。
●“IDEPrimary/SecondMaster/SlavePIO”是IDE主/从控制器PIO(programminginput/outputmodel,可程式化I/O)模式设置。
PIO模式是一种通过CPU执行I/O端口指令来进行数据读写的数据交换模式,这是最早的数据传输模式。
在PIO模式下,硬盘任何一个读取动作,都必须经过CPU来控制管理,CPU的资源就被大量的消耗。
由于受到传输速率低下和极高的CPU占有率的影响,这种数据传输模式很快就被淘汰。
为了支持早期以PIO模式工作的设备,默认设置为“Auto”。
●“IDEPrimary/SecondMaster/SlaveUDMA”是IDE主/从控制器UDMA(ultradirectmemoryaccess)模式设置。
此模式是数据直接在驱动器和内存之间传输,无需使用CPU作为中介,在很大程度上减轻了CPU资源占有率。
现在的设备都支持UDMA模式,默认设置为“Auto”。
●“On-ChipSerialATA”是SerialATA控制器选项。
设置是否开启或关闭芯片组内置的串行ATA控制器的工作状态。
因为现在的硬盘和光驱大多数都是SerialATA接口,在一般情况下无需改动,默认设置为“Auto”。
“OnBoardDevice”是板载设备特性选项,如图8-37所示。
图8-37板载设备特性设置菜单
●“USBController”是设置是否激活主板上集成的USB功能,默认设置为“Enabled”。
●“USB2.0Controller”是设置USB控制器工作在1.1传输模式还是2.0工作模式,由于现在的大多数USB设备都是2.0的工作模式,将其设置为“Enabled”。
●“USBKeyboard/MouseSupport”是设置在DOS下是否支持USB键盘/鼠标,用户可以根据自己的情况进行调节。
默认设置为“Disabled”。
●“AC97Audio”是设置是否启动主板内置的音效功能,并自动配置相关系统资源。
因为现在大多数主板都集成有音效芯片,所以默认设置为“Auto”。
●“OnboardLANControler”是设置是否启动主板内置的网络控制器。
因为现在大多数主板都集成有网络控制器,所以默认设置为“Enabled”。
●“OnboardLanBootROM”是主板网卡无盘网络启动功能。
如果需要使用板载网卡组建无盘系统时,就将其设置为“Enabled”。
系统默认设置为“Disabled”。
●“SystemBiosProtect”为系统BIOS保护设置,用于保护BIOS数据被意外破坏或恶意破坏。
默认为“Enabled”,当用户要刷新CMOS信息时,需要将设置改为“Disabled”。
“SuperIODevice”是其他集成设备选项,如图8-38所示。
图8-38其他集成设备设置菜单
●“KBCinputclock”是设置KBC(keybroadcontrol,键盘控制器)输入时钟选择,时钟越高速度越快,一般设置为“8MHz”。
●“PowerONFuncti
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