BIOS工作原理

BIOS簡介

閃存最常見的用途之一是用于計算機的基本輸入/輸出系統，即BIOS。幾乎所有可用的計算機中，BIOS都起著確保其他所有芯片、硬盤驅動器、端口和CPU共同運作的作用。

如今，人們常用的每臺臺式和便攜式電腦中都包含一個發揮著中央處理單元功能的微處理器。微處理器是計算機的硬件。為完成任務，微處理器會執行一系列的指令（稱為軟件）（有關詳細信息，請參見微處理器工作原理）。您對以下這兩種不同類型的軟件可能非常熟悉：

操作系統——操作系統為計算機上運行的應用程序提供一系列服務，并且還為計算機提供基本的用戶界面。Windows98和Linux都屬于操作系統之列。（若要獲得更多詳細信息，請參見操作系統工作原理。）?????

BIOS工作原理

BIOS的功能

BIOS軟件可執行許多不同的功能，但其中最重要的功能是加載操作系統。當您打開計算機時，微處理器將試圖執行第一個指令，這時它必須從某處取得這一指令。然而，微處理器不能從操作系統取得這個指令，因為操作系統裝在硬盤上，而在沒有具體指令的情況下，微處理器無法訪問硬盤，這時BIOS將提供指令。BIOS還執行其他常見任務，其中還包括：

• 對系統中的所有硬件組件執行開機自檢（POST），確保所有硬件正常工作。
• 激活計算機上安裝的不同插卡上的BIOS芯片——例如，SCSI和視頻卡通常都自帶BIOS芯片。
• 提供操作系統連接不同硬件設備所使用的一系列低端例行程序——BIOS正是由這些例行程序而得名。這些例行程序管理的硬件設備包括鍵盤、屏幕、串口和并口等（特別是當計算機正在執行引導程序時）。
• 管理硬盤、時鐘等硬件的設置集合。

BIOS是將計算機主要硬件組件連接到操作系統的專用軟件。BIOS通常存儲在主板的閃存芯片上，但閃存芯片有時是另一種類型的ROM。

當您打開計算機時，BIOS會執行許多操作。這些操作的通常順序為：

1. 檢查自定義設置的CMOS設定
2. 加載中斷服務程序和設備驅動程序
3. 初始化注冊表和電源管理
4. 執行開機自檢（POST）
5. 顯示系統設置
6. 確定可引導設備
7. 啟動引導程序序列

BIOS執行的第一項操作是檢查存儲在RAM的一塊極小區域（64字節）上的信息，RAM位于一塊互補金屬氧化物半導體（CMOS）芯片上。CMOS設定可提供針對特定計算機系統的詳細信息，當系統發生變更時，CMOS也會隨之更改，BIOS將按需使用此信息更改或增加其默認程序。稍后我們將詳細介紹這些設定。

中斷服務程序是一些小型的軟件，可在硬件組件和操作系統之間發揮轉換器的作用。例如，當您在鍵盤上按下一個鍵時，一個信號將發送至鍵盤中斷服務程序，中斷程序會告知CPU您所按下的鍵的名稱并將信息傳送至操作系統。設備驅動程序是另外一些軟件，可識別基本的硬件組件（如鍵盤、鼠標、硬盤驅動器和軟驅）等等。由于BIOS經常截獲傳送給硬件或從硬件發出的信號，所以通常人們會將BIOS復制或映射至RAM，以提高計算機的運行速度。

引導計算機

每次打開計算機時，您首先會注意到BIOS軟件在運行。在許多計算機上，BIOS會顯示文字，說明計算機的內存量、硬盤的類型等等。事實表明，在引導序列期間，BIOS將執行大量工作，以使計算機做好運行準備。本節將簡要介紹為了讓典型的PC做好運行準備，BIOS在引導期間所做的一些工作。

在完成CMOS設定的檢查并加載中斷服務程序之后，BIOS會確定視頻卡是否工作正常。多數視頻卡自身具有一個微型的BIOS，它可初始化卡上的內存和圖形處理器。如果視頻卡不自帶BIOS，則BIOS可從主板上的另一個ROM加載視頻卡驅動程序信息。

接下來，BIOS將檢查本次啟動是冷啟動還是重新啟動。這是通過檢查存儲地址0000:0472中的值實現的。如果值是1234h，則表示本次啟動是重新啟動，此時BIOS會跳過POST的其余步驟。反之，如果該地址單元上的值不是1234h，則本次啟動是冷啟動。

在冷啟動的情況下，BIOS會對每一個存儲地址執行讀/寫檢測以校驗RAM。檢查內容包括：PS/2端口或鍵盤和鼠標的USB端口。BIOS將尋找周邊元件擴展接口（PCI）總線，并在找到PCI總線后檢查所有的PCI插卡。如果在POST期間發現有錯誤，BIOS會連續發出蜂鳴聲或在屏幕上顯示文字信息，以引起您的注意。在這種情況下遇到的錯誤幾乎都屬于硬件問題。

接著BIOS會在屏幕上顯示有關計算機系統的詳細信息。這些信息通常與以下方面有關：

• 處理器
• 軟驅和硬盤驅動器
• 內存
• BIOS修訂版和日期
• 顯示器

所有專用的驅動程序（如小型計算機系統接口（SCSI）適配器的驅動程序）都將從適配器中加載，并且BIOS會顯示相關信息。接著，BIOS將查看在CMOS設定中標識為引導設備的存儲設備序列?！耙龑А笔恰耙龑С绦颉钡目s寫，指啟動操作系統的過程。BIOS將從第一個設備開始啟動引導序列。如果BIOS找不到該設備，它將嘗試引導列表中的下一個設備；如果BIOS找不到與設備對應的文件，啟動過程將暫停；如果在未取出軟盤的情況下重新啟動計算機，您也許會看到這條信息。

BIOS試圖通過留在軟驅中的軟盤來引導計算機。由于未找到正確的系統文件，BIOS無法繼續進行引導。當然，這個問題很好解決。您只需彈出軟盤，按任意鍵繼續即可。

配置BIOS

在上一節中，您已了解到BIOS會檢查CMOS設定的自定義設置。接下來我們將介紹如何修改這些設置。

進入CMOS設定，您必須在初次啟動序列期間按下某個特定鍵或組合鍵。大多數系統使用“Esc”鍵、“Del”鍵、“F1”鍵、“F2”鍵、“Ctrl-Esc”組合鍵或“Ctrl-Alt-Esc”組合鍵進入設定。計算機的屏幕下方通常會有一行文字，提示您“按下 ___ 鍵進入設定。”

當進入CMOS設定后，您會看到一組文字屏幕，每個屏幕上都有許多選項。有些選項是標準的，而有些選項則因BIOS生產廠商的不同而有所變化。常用的選項包括：

• 系統時間/日期——設置系統的時間與日期
• 引導序列——BIOS加載操作系統的先后順序
• 即插即用——自檢測連接設備標準；如果您的計算機和操作系統均支持該功能，則應設為“Yes”。
• 鼠標/鍵盤——“啟用數字鎖定鍵”、“啟用鍵盤”、“自動檢測鼠標”
• 驅動器配置——配置硬盤驅動器、CD-ROM和軟驅
• 存儲器——引導BIOS映射至特定存儲地址
• 安全性——設置訪問計算機所需的密碼
• 電源管理——選擇是否使用電源管理，同時設定進入待機模式和掛起模式所需的時間
• 退出——保存更改、放棄更改或還原默認設置

更改設定時請務必十分小心。如果設置不正確，則您的計算機有可能無法引導。完成對設定的更改后，應選擇“保存更改”，然后退出。此時BIOS將重新啟動計算機以使新的設置生效。

BIOS使用CMOS技術來保存您對計算機設置所做的任何更改。借助此項技術，一枚小小的鋰電或鎳鉻電池就可供應充足電量以保存數據達數年之久。實際上，一些較新式的CMOS芯片中已嵌入了壽命可長達10年的微小鋰電池！

更新BIOS

有時，計算機的BIOS需要進行升級。較舊的計算機尤其需要進行BIOS升級。因為隨著新的設備、新的標準的不斷出現，BIOS需要進行更改以識別新硬件。由于BIOS以某種形式的ROM進行存儲，所以與升級大多數其他類型的軟件相比，更改BIOS要困難一些。

若要更改BIOS，您需要擁有計算機自帶的或由BIOS生產廠商提供的一種專用程序。您可以查看系統啟動時屏幕上顯示的BIOS修訂版本和日期信息，或咨詢計算機的生產廠商以確定自己的計算機上安裝的是何種類型的BIOS。然后您就可訪問BIOS生產廠商的網站，查看網站上是否有可用的升級程序，下載升級程序和安裝升級程序所需的實用程序。有時生產廠商會將實用程序和升級程序組合成一個文件以供下載。將實用程序和BIOS更新復制到一張軟盤中。使用軟驅中的軟盤重新啟動計算機，這時軟盤中的程序將擦除舊版BIOS，寫入新版BIOS。您可在BIOS Upgrades上找到BIOS Wizard程序，該程序可幫助您查看您的計算機上所安裝的BIOS。

主要的BIOS生產廠商包括：

• American Megatrends Inc. (AMI)
• Phoenix Technologies
• ALi
• Winbond

與更改CMOS設定相似，升級BIOS時也需分外小心。務必確保升級后的BIOS版本符合計算機系統要求。否則，您可能損壞BIOS，這意味著您的計算機將無法完成引導。如有疑問，可向計算機生產廠商咨詢，以明確是否主要升級BIOS。