什么是 BIOS

2021-02-17 分类：网站建设

什么是 BIOS

大约在二十一年（1981）前，当时被信息界称为蓝色巨人的 IBM，在研究自己的第一部个人计算机——IBM PC 时，他们的工程师将开机程序的前导程序代码，以及一些最基本的外围 I/O 处理的子程序码（如屏幕显示、磁盘驱动器驱动、摇杆控制等），通通挤入在一块大约 32KB 大小的 PROM（Programmable ROM，可编程只读存储器）中。这个程序代码就叫做 BIOS（Basic Input/Output System）。而把一些开机时的硬件启动/检测码（Initial Code），从软盘或硬盘加载到操作系统，以提高兼容性。最早的 BIOS 是一些用来在开机时检验硬件设备的程序和基本的 FO 启动代码。它为计算机提供最低级、最直接的硬件控制（中断控制指令）。计算机的原始操作都是遵循固化在 BIOS 里的内容来完成的。后来又插入了各种各样的模块（如 PNP 即插即用模块、电源管理模块等），使得 BIOS 功能更加完善。当你的计算机从开机的一瞬间，硬件特性就由 CPU 从主板的 BIOS 芯片内取得程序代码，用 BIOS 内部的程序代码获得控制权并且发挥作用，从 CPU 内外部的检测设置、激活 DRAM 以及针对芯片组与各种外围设备作初始化设置之后，最后驱动软盘或硬盘，直到把操作系统（如 DOS，Win98/NT，Linux）加载成功， BIOS 的开机引导工作就此告一段落，转向从事幕后的支持、协调工作，并帮助操作系统或应用程序，来处理与外围设备之间沟通的细节操作。换言之，BIOS 是硬件与软件程序之间沟通的媒介或“接口”，负责解决硬件的即时需求，并按软件对硬件的操作要求执行命令。在使用计算机的过程中，用户经常会遇到有关 BIOS 的问题。合理地设置 BIOS 可以使操作系统顺畅运行，

如果要更清晰地定义什么是 BIOS，在一家 BIOS 开发厂商的技术 PDF 文档中，对于 BIOS 他们是这样说明的：A Firmware program（一种属于 ROM 的程序代码），存储在 ROM、EPROM 或 Flash ROM 内存中，提供最基本的硬件初始化（initialize）、外围控制的必要程序代码。通常是用汇编语言（Assembly Language）编写的。主板上的 ROM BIOS 芯片是主板上惟一贴有标签的芯片。Pentium 系列以前的主板上的 BIOS 一般为双排直插式（DIP）封装（图 1.1.1-1），上面印有 BIOS 和生产厂家及版本序列号字样。虽然有些 BIOS 芯片没有明确地印出 BIOS 字样，但凭借外贴的标签也能很容易识别出来。Pentium 系列以前的 BIOS 多为 EPROM 芯片，一次性写入，很难再修改，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。BIOS 平时设置为只读的状态，除了特殊工具程序或特殊方式之外，任何应用程序都没办法对它进行修改或删除。以前的修改方式比较复杂，如果是 Mask-ROM 或 PROM，几乎得重新换一块空白的 ROM 芯片，然后重写。但到了 EPROM 时代，可以用紫外线照射其窗口一段时间，在重新擦除其内部的所有数据之后，再用EPROM重写器将BIOS数据重写到EPROM中。当Windows95 流行之后，由于 Plug and Play（PnP）与 ACPI 以及 DMI 协议的需要，主板中需要有一个可以记录外围设备资源的异动情况，却又不会被其他程序所破坏的内存区域，而 Flash ROM 芯片借用了可擦写编程只读存储器（EPROM），结构简单，又吸收了电擦写可编程只读存储器（EEPROM）电擦除的特点，不但具备随机存储器（RAM）的高速性，而且还兼有只读存储器（ROM）的不能直接擦除的优势。利用 Flash ROM 存储主板的 BIOS 程序，可直接通过跳线开关和系统配带的软件进行改写，因而给 BIOS 的升级带来极大的方便。所以到后来 Pentium 系列及以后的 ROM BIOS 几乎都是 Flash ROM 的天下。

一般在设计计算机或外围设备时，存储 BIOS 程序代码所使用的只读存储器（ROM）种类，大致可以分为下列几种： ① PROM（Programmable ROM）可编程存储器 PROM 出厂时其内部的每一字节的数据都是$PF（也就是每个位都为 1），而且从未被重写过，可供客户用重写器以特殊电压将数据写入（把某个位写入 0，就相当于把代表 1 的线路给烧断）。但是也因为这种特性，PROM 只能写入一次数据，日后要再次修正数据时，必须重新购买一块新的空白 PROM 来重写。 ② Mask ROM 它是由客户指定的数量较大的，由内存生产厂家依客户的指定内容，在大量生产的过程中直接将数据写入，出厂之后就已经有特定的程序/数据码，内容也无法自行修改或重写。通常在大量生产下，Mask ROM 的容量比较大，因此成本也比较低，这也就是早期许多汉字卡（DOS 时代的东西啦，当时要让 PC 支持中文只有用汉字卡）、甚至大型电子游戏机喜欢采用 Mask ROM 的原因。 ③ EPROM（Erasable PROM）这是从 PROM 之后的改良型 ROM。EPROM 有个直透芯片内部的透明的圆形窗口。若要清除数据，可以用专用的 EPROM 重写器，或者紫外线灯管照射几十分钟后，内部数据就重新恢复成$FF（也就是每个位恢复成 1），用户可以重新重写新的程序/数据码，而不必再去购买一块芯片来重写，对厂商与客户在监控程序维护上比较方便而且经济。在 Flash 内存出现之前，EPROM 一直是主板、显卡或其他的外围设备所常采用存储 BIOS 监控程序的内存类型，但随着写入速度更快、更方便的 Flash 内存的出现，EPROM 逐渐被取代。因为并不是每个客户都有 EPROM 重写器，也不愿意大费周折花几十分钟先清除 EPROM 的内容，然后再重写数据。 ④ Flash ROM Flash ROM 快速只读存储器（又有人称 Flash Memory），简称 Flash ROM，是当今主板、显卡存储 BIOS 监控程序的主要内存类型。许多数码相机、PDA 以至于手机等便携式设备，都使用这种类型的内存，因此 Flash ROM 可说是目前最当红的内存种类之一。这种内存在一般状态下，特性和一般的 ROM 没什么两样，也就是先前写入的数据无法被擦除、破坏，即使关掉电源之后内容仍旧存在；不

序代码、数据，能够快速地被擦除，并且可以重新修改、写入新版本的监控程序与数据。 Flash ROM 读取的最小单位是一个 byte，但擦除/写入的单位是以一个“区块（Block）”来区分的，大小从 4K、8K 到 16K 不等。以一个最小为 4K 写入单位的 Flash ROM 而言，即使你要修改某一个 byte 的数据，必须得将该区块的所有内容备份出来，改变其中要修改的部分后，再一起把整个区块写回去。

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