BIOS基础 - 什么是BIOS

juewu16

BIOS指计算机的基本输入 / 输出系统，负责控制系统全部硬件的运行。本章主要介绍BIOS设置的基础，包括BIOS设置的相关概念.术语，以及进入BIOS设置程序的方法。通过学习文章，读者可以更深刻地掌握BIOS设置。
计算机启动时，BIOS首先检测当前硬件，然后与CMOS存储器中的设置进行比较。如果结果正确，BIOS将控制权交给硬盘主引导记录，再由硬盘主引导记录启动操作系统。BIOS检测程序保存在BIOS芯片中，而BIOS设置后的硬件参数存放在CMOS存储器中。这样，每次启动就不再需要重新设置，因此，BIOS和CMOS在计算机启动过程中非常关键。

一.BIOS的基本概念
BIOS是＂Basic Input Output System＂的缩略语，它的全称是ROM BIOS，意思是只读存储器基本输入输出系统。其实，BIOS是固化在集成电路内部的程序代码。它保存着计算机的基本输入输出程序.系统设置信息.开机上电自检程序和系统启动自举程序。
一块主板性能优越与否，取决于BIOS程序的管理功能是否合理.先进。主板上的BIOS芯片是一块32针的双列直插式集成电路，上面印有＂BIOS＂字样。586以前的BIOS多为可重写的EPROM芯片，上面的标签起着保护BIOS内容的作用（紫外线照射会使EPROM内容丢失），不能随便撕下。586以后的ROM BIOS多采用EEPROM和Flash ROM，通过跳线开关和系统所带的驱动程序盘，可以对EEPROM进行重写，实现BIOS升级。常见的BIOS芯片有Award.AMI.Phoenix.MR等，在芯片上可以见到厂商的标记。

二.BIOS的分类
最初，BIOS需要使用专用的工具才能修改。Pentium时代后，大量主板采用Flash ROM芯片，用户能方便地升级BIOS。主板生产厂家不同，采用的BIOS ROM也不同，下面从BIOS芯片类型和BIOS设置程序的主要生产厂商介绍它的分类。
1.以芯片类型分类
⑴ Mask ROM是最早用来保存BIOS的芯片，它只能一次性写入，而且必须在制造过程中刻录数据，只要在写入过程中出现差错就会报废，并且速度慢，最终被淘汰。
⑵ PROM可以使用写入设备写入数据，只能写入一次，如果中途写错就会报废。另外，其速度慢且单价高。
⑶ EPROM是可清除的PROM，更新数据时，可以将全部数据清除再重新写入，但每次都是彻底清除所有数据，不能做随机式的清除。EPROM上方有个清除用的窗口，使用紫外线清除数据，数据写完后需要用贴纸将窗口封住，图1-1所示的是一片EPROM芯片。
注意：紫外线照射芯片上方的小窗口会使EPROM内容丢失。
⑷ EEPROM是可擦除的，而且能以随机的方式清除数据，广泛应用于各种电子产品中，比EPROM有更大的便利性。
⑸ Flash ROM是真正的单电压芯片，不需跳线，清除数据时不是以字节为最小单位，而是以扇区为最小单位。写入时，Flash ROM还是以字节为最小单位，其容量一般大于EEPROM，约为512KB - 8MB，近年来广泛用于主板的BIOS ROM，如图1-2所示的是主板上的一块Flash ROM芯片。

                                图1-1 EPROM芯片

                         图1-2 Flash ROM芯片
2.以BIOS生产厂商分类
目前市场比较流行的主板BIOS主要有Award BIOS.AMI BIOS.Phoenix BIOS三种类型。
⑴ Award BIOS：Award公司创立于1983年，Award BIOS是Award Software公司开发的BIOS产品，在目前的主板中使用最广泛。Award BIOS功能较为齐全，兼容性好，支持许多新硬件，可以针对主板以及芯片组的特点开发出各种特色的功能。
⑵ AMI BIOS：AMI公司创立于1985年，AMI BIOS开发于80年代中期，早期的台式机大多采用AMI BIOS，但在Pentium主板市场上，AMI BIOS逐渐淡出。
⑶ Phoenix BIOS：Phoenix已与Award公司合并，现在国内外知名品牌的笔记本电脑上多采用Phoenix BIOS，其画面简洁。易于操作。

三.BIOS的作用
BIOS的主要作用有以下三个方面
1.自检及初始化程序
开机时，BIOS最先被启动，然后上电自检（POST）程序对系统内部的各个设备进行检测。完整的自检包括对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.软硬盘及键盘的测试，如果发现问题，分两种情况处理：
⑴ 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。
⑵ 非严重故障则给出提示或声音报警信号，等待用户处理。
如果未发现任何问题，BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻有效的启动器，读取操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，并由引导记录完成系统的启动。
2.硬件中断处理
BIOS告诉CPU各种硬件设备的中断号，用户发出使用某个设备的指令后，CPU就根据中断号使用相应的硬件来完成指令的工作，最后根据中断号跳回原来的状态。
3.程序服务请求
BIOS直接控制I / O设备。首先，BIOS向外部设备的数据端口发出指令，然后传送或接受数据，从而实现应用程序对硬件的直接操作。

四.BIOS的基本组成
BIOS包括四个方面的程序：BIOS中断服务程序.系统CMOS设置.POST上电自检.BIOS系统启动自举程序。
1.BIOS中断服务程序
BIOS中断服务程序，是系统软硬件之间的一个可编程接口。Windows等操作系统对软盘.硬盘.光驱.键盘.显示器等外部设备的管理建立在系统BIOS的基础上，通过对INT5.INT13等中断的访问，程序员可以直接调用BIOS中断服务程序。
2.系统设置程序
计算机部件配置情况存放在一块可读写的RAM芯片中，该RAM芯片保存着系统CPU.软硬盘驱动器.显示器.键盘等部件的信息。关机后，计算机通过一块后备电池向CMOS供电，用来保持其中存放的信息，如果CMOS的配置信息不正确，系统性能会降低甚至不能识别部件。在BIOS ROM芯片中装有的＂系统设置程序＂，用来设置CMOS RAM中的参数。启动计算机时，通过按下一个键（如Del.F10键等）或一组键（如Ctrl+Alt+Esc键等）进入系统设置程序。上述设置CMOS参数的过程，习惯上称为＂BIOS设置＂，新机器或新增加部件的系统，需要进行BIOS设置。
3.POST上电自检
接通电源后，系统将对内部各个设备进行检查，这个过程由POST程序完成，如果发现问题，系统给出屏幕提示或鸣笛警告。
4.BIOS系统启动自举程序
完成POST自检后，按照系统CMOS设置中的启动顺序，ROM BIOS搜寻软硬盘驱动器以及CD-ROM.网络服务器等有效启动器，读入操作系统引导记录，然后将系统控制权交给引导记录，并由引导记录完成系统的顺序启动。

五.POST过程
由于开机时电压不稳定，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，同时等待电源发出的POWER GOOD信号（电源准备好信号），电源稳定后，芯片组便撤去RESET信号。
说明：如果是手动按下计算机面板上的RESET按钮来重启机器，那么松开该按钮时芯片组也会撤去RESET信号。
CPU开始从地址FFFFOH处执行跳转指令，跳到系统BIOS中真正的启动代码处。启动代码进行POST（上电自检），检测所有设备的工作状态是否正常，检测过程是逐一进行的，BIOS厂商对每一个设备都给出了一个检测代码。
说明：检测代码称为POST CODE，即开机自我检测代码。
如果某个设备没有通过测试，则其POST CODE会在80H处（诊断端口）保留下来，检测程序也会终止，并根据已定义的报警声进行报警。BIOS厂商对报警声也分别作了定义，不同的设备出现故障，其报警声也是不同的，可以根据报警声的不同，分辨出故障所在。
Award BIOS自检响铃及其含义
自检响铃               自检响铃含义
1短                   系统正常启动。这是我们每天都能听到的，也表明机器没有任何问题
2短                   常规错误，请进入CMOS Setup，重新设置下不正确的选项
1长1短                RAM或主板错误
1长2短                显示器或显示卡错误
1长3短                键盘控制器错误。检查主板
1长9短                RAM或EPROM错误，BIOS损坏
不断地响 （长声）       电源.显示器未和显示卡连接好
不停地响               电源.显示器未和显示卡连接好
重复短响               电源问题
无声音无显示            电源问题

AMI BIOS自检响铃及其含义
自检响铃              自检响铃含义
1短                  内存刷新失败
2短                  内存ECC校验错误
3短                  系统基本内存（第一个640KB）检查失败
4短                  系统时钟出错
5短                  中央处理器（CPU）错误
1长8短               显示测试错误
6短                  键盘控制器错误
7短                  系统实模式错误，不能切换到保护模式
8短                  显示内存错误
9短                  ROM BIOS检验和错误
1长3短               内存错误
检测显卡以前的过程称为关键部件测试，如果关键部件有问题，计算机处于挂起状态。检测完显卡后，计算机将对640KB以上内存.I / O口.软硬盘驱动器.键盘.即插即用设备.CMOS设置等进行检测，并在屏幕上显示检测结果。正常情况下，POST过程非常快，几乎无法感觉到。检测到错误时，系统会在屏幕上显示出错信息。










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