BIOS
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BIOS(英文:Basic Input/Output System),即基本输入输出系统,亦称为ROM BIOS、System BIOS、PC BIOS,是在通电启动阶段执行硬体初始化,以及为作业系统提供运行时服务的韧体。BIOS最早随著CP/M作业系统的推出在1975年出现。BIOS预安装在个人电脑的主机板上,是个人电脑启动时加载的第一个软体。
![]() American Megatrends BIOS | |
储存位置 | PROM EPROM 快闪记忆体 |
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常见制造商 | 安迈科技 系微 凤凰科技 Byosoft |
现在,BIOS的作用是初始化和测试硬体元件,以及从大容量储存装置(如硬碟)载入启动程式,并由启动程式载入作业系统;当载入作业系统后,BIOS通过系统管理模式为作业系统提供硬体抽象。在DOS时代,BIOS为DOS作业系统提供键盘、显示及其他I/O装置的硬体抽象层。
许多BIOS程式都只能在特定电脑型号或特定主机板型号上执行。早年,BIOS储存于ROM晶片上;现在的BIOS多储存于快闪记忆体晶片上,这方便了BIOS的更新。
1980年代,IBM发明了IBM PC,但最初BIOS是IBM PC上唯一不开放的元件,给IBM PC的复制(Clone)带来了麻烦。随后COMPAQ复制了IBM PC,Phoenix Technologies等公司亦复制了IBM PC的BIOS部件,可为当时的IBM PC相容机厂商提供BIOS。
统一可延伸韧体介面(UEFI)正在逐步取代旧式BIOS,但仍有很多产品支持兼容模式,通过Legacy选项,不过这种支持已经逐渐减少。目前,UEFI与兼容支持模式(UEFI+CSM)成为主流,但最新的产品已经不再支持兼容模式,仅支持UEFI。
操作
编辑系统启动
编辑当电脑的电源开启,BIOS就会从主机板上的ROM晶片执行,执行加电自检(POST),测试和初始化CPU、RAM、直接记忆体存取控制器、晶片组、键盘、软碟、硬碟等装置。当所有的Option ROM被载入后,BIOS就试图从启动装置(如硬碟、软碟、光碟)载入启动程式,由启动程式载入作业系统。BIOS也可从网卡等装置启动。
设定画面
编辑大约从80386 PC开始,个人电脑的BIOS ROM整合了设定程式(Setup)。主板的CMOS晶片用于储存BIOS设定值及硬体侦测值。主板上的钮扣电池用于让CMOS储存BIOS设定值,以及电脑在断电时依然可以让系统时钟运作。
现代的BIOS可以让使用者选择由哪个启动装置启动电脑,如光碟机、硬碟、软碟、随身碟等等。现代大多数BIOS支持图形化交互界面,有一些是厂商制作的,使用者可以用鼠标键盘完成操作。
BIOS韧体
编辑由于BIOS与硬体系统整合在一起(将BIOS程式指令烧录在IC中),所以有时候也被称为韧体。在大约1990年BIOS是保存在ROM(唯读记忆体)中而无法被修改。因为BIOS的大小和复杂程度随时间不断增加,而且硬体的更新速度加快,令BIOS也必须不断更新以支援新硬体,于是BIOS就改为储存在EEPROM或者快闪记忆体中,让使用者可以轻易更新BIOS。然而,不适当的执行或是终止BIOS更新可能导致电脑无法使用。为了避免BIOS损坏,有些主机板有备份的BIOS(“双BIOS”主机板)。现在的BIOS有“启动区块”(Boot Block),属于BIOS ROM的一部份,一开机就会被执行。这个程式会在执行BIOS前,验证BIOS其他部分是否正确无误(经由核对和等等)。如果启动区块侦测到主要的BIOS已损坏,则可自动读取USB随身碟/光碟中的特定BIOS档案并更新BIOS。主机板厂商/OEM经常发出BIOS升级来更新他们的产品和修正已知的问题。
作业系统服务
编辑BIOS可通过BIOS中断呼叫为MS-DOS作业系统及MS-DOS程式提供磁碟、键盘、显示等标准服务。通过BIOS中断呼叫存取视讯硬体非常缓慢,因此,有些DOS程式(尤其是游戏)通过直接存取视讯硬体提高效率。
微代码更新
编辑自P6微架构开始,Intel处理器支援可重新编程的微码。自K7微架构开始,AMD处理器支援可重新编程的微码。BIOS包含处理器微代码更新。微代码被载入到处理器的SRAM中,所以微代码更新并不是持久的,需要在每次系统启动时更新处理器微代码。作业系统也可以更新主处理器的微代码[2][3]。
其他韧体
编辑现代BIOS包括英特尔管理引擎[4],AMD平台安全处理器和板载Video BIOS韧体。
一些BIOS支援超频。
现代用途
编辑BIOS以16位元真实模式执行。现代作业系统以保护模式或长模式执行,因为使用BIOS的16位元真实模式服务(如BIOS中断呼叫)是低效的。在1990年代,BIOS为作业系统提供APM、旧式随插即用、桌面管理介面功能;在2000年代至今,BIOS则为作业系统提供ACPI、SMBIOS功能[5][6][7]。
BIOS与CMOS的关系
编辑CMOS是计算机上另一个重要的存储器。之所以提到它,是因为BIOS程序的设定值、硬件参数侦测值就保存在CMOS中。而且,在BIOS程式启动计算机时,需要载入CMOS中的设定值。CMOS通常被整合在南桥晶片组中。UEFI系统则多用NVRAM储存设定。
BIOS与CMOS的区别
编辑二者的区别是,BIOS是储存在只读存储器(EEPROM或快闪记忆体),而CMOS为随机存储器(RAM);BIOS中存储的是程序,而CMOS中存储的是普通信息。
扩充程式(Option ROM)
编辑扩充卡如硬碟控制器、显示卡、网卡可能包含BIOS扩充程式(即Option ROM),为BIOS提供附加的功能。在BIOS启动作业系统前,Option ROM被BIOS执行。部分内建于主板的装置(如板载RAID),其Option ROM可能包含在主机板BIOS中。Option ROM通过BIOS启动规范扩充BIOS的启动功能。
系统初始化
编辑系统在加电自检(POST)阶段,寻找并执行Option ROM。Option ROM通过BIOS中断呼叫对硬体进行测试、初始化,并显示诊断资讯或显示设定画面。
供应商
编辑目前全球只有四家独立BIOS供应商(IBV),曾经的Award Software与General Software、Microid均被凤凰科技收购,SystemSoft被Insyde Software收购。
- Phoenix Technologies,美国凤凰科技。
- American Megatrends,美国安迈科技,目前为全球最大的BIOS供应商。之前被凤凰科技超过。
- Insyde Software,台湾系微公司。
- Byosoft,新兴厂商,中国大陆的百敖软体公司。
取代
编辑英特尔于2000年开发出可扩展固件接口(Extensible Firmware Interface),随后,由业界多家著名公司共同成立统一可扩展固件接口论坛(UEFI Forum),EFI被更名为UEFI,且由UEFI论坛制定新的UEFI规范。
现UEFI正在取代传统BIOS,且Intel已经于2020年弃用传统BIOS介面,届时Intel产品不再支援基于16位真实模式的UEFI CSM(UEFI相容性支援模组)[8]。
参见
编辑外部链接
编辑- Basic Input Output System(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- OpenBIOS(页面存档备份,存于互联网档案馆)
- SPI Flash Solutions for BIOS updates
- ^ From bootloader to kernel · Linux Inside. 0xax.gitbooks.io. [2020-09-18]. (原始内容存档于2020-08-06).
- ^ KB4100347: Intel microcode updates. support.microsoft.com. [2020-09-20]. (原始内容存档于2020-09-08).
- ^ Microcode - Debian Wiki. wiki.debian.org. [2020-09-19]. (原始内容存档于2020-06-20).
- ^ ME - flashrom. www.flashrom.org. [2020-09-19]. (原始内容存档于2019-08-05).
- ^ What is ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)? - Definition from WhatIs.com. SearchWindowsServer. [2020-09-18]. (原始内容存档于2019-05-15) (英语).
- ^ Changing hardware abstraction layer in Windows 2000 / XP – Smallvoid.com. [2020-09-18]. (原始内容存档于2020-02-11) (美国英语).
- ^ What is ACPI?. www.spo-comm.de. [2020-09-18].
- ^ 存档副本 (PDF). [2019-03-17]. (原始内容存档 (PDF)于2019-02-01).