什么是 BIOS

大約在二十一年（1981）前，當(dāng)時被信息界稱為藍色巨人的 IBM，在研究自 己的第一部個人計算機——IBM PC 時，他們的工程師將開機程序的前導(dǎo)程序代 碼，以及一些最基本的外圍 I/O 處理的子程序碼（如屏幕顯示、磁盤驅(qū)動器驅(qū)動、 搖桿控制等），通通擠入在一塊大約 32KB 大小的 PROM（Programmable ROM， 可編程只讀存儲器）中。這個程序代碼就叫做 BIOS（Basic Input/Output System）。 而把一些開機時的硬件啟動/檢測碼（Initial Code），從軟盤或硬盤加載到操作系 統(tǒng)，以提高兼容性。 最早的 BIOS 是一些用來在開機時檢驗硬件設(shè)備的程序和基本的 FO 啟動代 碼。它為計算機提供最低級、最直接的硬件控制（中斷控制指令）。計算機的原始 操作都是遵循固化在 BIOS 里的內(nèi)容來完成的。后來又插入了各種各樣的模塊（如 PNP 即插即用模塊、電源管理模塊等），使得 BIOS 功能更加完善。 當(dāng)你的計算機從開機的一瞬間，硬件特性就由 CPU 從主板的 BIOS 芯片內(nèi)取 得程序代碼，用 BIOS 內(nèi)部的程序代碼獲得控制權(quán)并且發(fā)揮作用，從 CPU 內(nèi)外部 的檢測設(shè)置、激活 DRAM 以及針對芯片組與各種外圍設(shè)備作初始化設(shè)置之后，最 后驅(qū)動軟盤或硬盤，直到把操作系統(tǒng)（如 DOS，Win98/NT，Linux）加載成功， BIOS 的開機引導(dǎo)工作就此告一段落，轉(zhuǎn)向從事幕后的支持、協(xié)調(diào)工作，并幫助 操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序，來處理與外圍設(shè)備之間溝通的細節(jié)操作。 換言之，BIOS 是硬件與軟件程序之間溝通的媒介或“接口”，負責(zé)解決硬件 的即時需求，并按軟件對硬件的操作要求執(zhí)行命令。在使用計算機的過程中，用 戶經(jīng)常會遇到有關(guān) BIOS 的問題。合理地設(shè)置 BIOS 可以使操作系統(tǒng)順暢運行，

大約在二十一年（1981）前，當(dāng)時被信息界稱為藍色巨人的 IBM，在研究自 己的第一部個人計算機——IBM PC 時，他們的工程師將開機程序的前導(dǎo)程序代 碼，以及一些最基本的外圍 I/O 處理的子程序碼（如屏幕顯示、磁盤驅(qū)動器驅(qū)動、 搖桿控制等），通通擠入在一塊大約 32KB 大小的 PROM（Programmable ROM， 可編程只讀存儲器）中。這個程序代碼就叫做 BIOS（Basic Input/Output System）。 而把一些開機時的硬件啟動/檢測碼（Initial Code），從軟盤或硬盤加載到操作系 統(tǒng)，以提高兼容性。 最早的 BIOS 是一些用來在開機時檢驗硬件設(shè)備的程序和基本的 FO 啟動代 碼。它為計算機提供最低級、最直接的硬件控制（中斷控制指令）。計算機的原始 操作都是遵循固化在 BIOS 里的內(nèi)容來完成的。后來又插入了各種各樣的模塊（如 PNP 即插即用模塊、電源管理模塊等），使得 BIOS 功能更加完善。 當(dāng)你的計算機從開機的一瞬間，硬件特性就由 CPU 從主板的 BIOS 芯片內(nèi)取 得程序代碼，用 BIOS 內(nèi)部的程序代碼獲得控制權(quán)并且發(fā)揮作用，從 CPU 內(nèi)外部 的檢測設(shè)置、激活 DRAM 以及針對芯片組與各種外圍設(shè)備作初始化設(shè)置之后，最 后驅(qū)動軟盤或硬盤，直到把操作系統(tǒng)（如 DOS，Win98/NT，Linux）加載成功， BIOS 的開機引導(dǎo)工作就此告一段落，轉(zhuǎn)向從事幕后的支持、協(xié)調(diào)工作，并幫助 操作系統(tǒng)或應(yīng)用程序，來處理與外圍設(shè)備之間溝通的細節(jié)操作。 換言之，BIOS 是硬件與軟件程序之間溝通的媒介或“接口”，負責(zé)解決硬件 的即時需求，并按軟件對硬件的操作要求執(zhí)行命令。在使用計算機的過程中，用 戶經(jīng)常會遇到有關(guān) BIOS 的問題。合理地設(shè)置 BIOS 可以使操作系統(tǒng)順暢運行，使計算機硬件正常高效地運作，甚至可以延長計算機的使用壽命。 在系統(tǒng)與外設(shè)不斷推陳出新的情況下，BIOS 中所提供的設(shè)定項目日趨復(fù)雜， 加上 BIOS 供應(yīng)商很多，設(shè)定的選項也不盡相同，常常使得用戶不知如何動手設(shè) 置。而且它們的設(shè)置稍有差錯，就會導(dǎo)致一系列莫名其妙的軟、硬件故障，計算 機不能正常工作。所以一提起 BIOS 的設(shè)置，許多用戶常常感到心有余而力不足， 使得大多數(shù)計算機低效地運轉(zhuǎn)著。那么 BIOS 有那么神秘嗎?本書將一步步地揭開 BIOS 神秘的面紗。

如果要更清晰地定義什么是 BIOS，在一家 BIOS 開發(fā)廠商的技術(shù) PDF 文檔 中，對于 BIOS 他們是這樣說明的：A Firmware program（一種屬于 ROM 的程序 代碼），存儲在 ROM、EPROM 或 Flash ROM 內(nèi)存中，提供最基本的硬件初始化 （initialize）、外圍控制的必要程序代碼。通常是用匯編語言（Assembly Language） 編寫的。 主板上的 ROM BIOS 芯片是主板上惟一貼有標(biāo)簽的芯片。Pentium 系列以前 的主板上的 BIOS 一般為雙排直插式（DIP）封裝（圖 1.1.1-1），上面印有 BIOS 和生產(chǎn)廠家及版本序列號字樣。 雖然有些 BIOS 芯片沒有明確地印出 BIOS 字樣，但憑借外貼的標(biāo)簽也能很容 易識別出來。Pentium 系列以前的 BIOS 多 為 EPROM 芯片，一次性寫入，很難再修 改，芯片上面的標(biāo)簽起著保護 BIOS 內(nèi)容 的作用（紫外線照射會使 EPROM 內(nèi)容丟 失），不能隨便撕下。BIOS 平時設(shè)置為只讀的狀態(tài)，除了特殊工具程序或特殊方 式之外，任何應(yīng)用程序都沒辦法對它進行修改或刪除。以前的修改方式比較復(fù)雜， 如果是 Mask-ROM 或 PROM，幾乎得重新?lián)Q一塊空白的 ROM 芯片，然后重寫。 但到了 EPROM 時代，可以用紫外線照射其窗口一段時間，在重新擦除其內(nèi)部的 所有數(shù)據(jù)之后，再用EPROM重寫器將BIOS數(shù)據(jù)重寫到EPROM中。當(dāng)Windows95 流行之后，由于 Plug and Play（PnP）與 ACPI 以及 DMI 協(xié)議的需要，主板中需要有一個可以記錄外圍設(shè)備資源的異動情況，卻又不會被其他程序所破壞的內(nèi)存 區(qū)域，而 Flash ROM 芯片借用了可擦寫編程只讀存儲器（EPROM），結(jié)構(gòu)簡單， 又吸收了電擦寫可編程只讀存儲器（EEPROM）電擦除的特點，不但具備隨機存 儲器（RAM）的高速性，而且還兼有只讀存儲器（ROM）的不能直接擦除的優(yōu) 勢。利用 Flash ROM 存儲主板的 BIOS 程序，可直接通過跳線開關(guān)和系統(tǒng)配帶的 軟件進行改寫，因而給 BIOS 的升級帶來極大的方便。所以到后來 Pentium 系列 及以后的 ROM BIOS 幾乎都是 Flash ROM 的天下。

一般在設(shè)計計算機或外圍設(shè)備時，存儲 BIOS 程序代碼所使用的只讀存儲器 （ROM）種類，大致可以分為下列幾種： ① PROM（Programmable ROM）可編程存儲器 PROM 出廠時其內(nèi)部的每一字節(jié)的數(shù)據(jù)都是$PF（也就是每個位都為 1），而 且從未被重寫過，可供客戶用重寫器以特殊電壓將數(shù)據(jù)寫入（把某個位寫入 0， 就相當(dāng)于把代表 1 的線路給燒斷）。但是也因為這種特性，PROM 只能寫入一次 數(shù)據(jù)，日后要再次修正數(shù)據(jù)時，必須重新購買一塊新的空白 PROM 來重寫。 ② Mask ROM 它是由客戶指定的數(shù)量較大的，由內(nèi)存生產(chǎn)廠家依客戶的指定內(nèi)容，在大量 生產(chǎn)的過程中直接將數(shù)據(jù)寫入，出廠之后就已經(jīng)有特定的程序/數(shù)據(jù)碼，內(nèi)容也無 法自行修改或重寫。通常在大量生產(chǎn)下，Mask ROM 的容量比較大，因此成本也 比較低，這也就是早期許多漢字卡（DOS 時代的東西啦，當(dāng)時要讓 PC 支持中文 只有用漢字卡）、甚至大型電子游戲機喜歡采用 Mask ROM 的原因。 ③ EPROM（Erasable PROM） 這是從 PROM 之后的改良型 ROM。EPROM 有個直透芯片內(nèi)部的透明的圓 形窗口。若要清除數(shù)據(jù)，可以用專用的 EPROM 重寫器，或者紫外線燈管照射幾 十分鐘后，內(nèi)部數(shù)據(jù)就重新恢復(fù)成$FF（也就是每個位恢復(fù)成 1），用戶可以重新 重寫新的程序/數(shù)據(jù)碼，而不必再去購買一塊芯片來重寫，對廠商與客戶在監(jiān)控程 序維護上比較方便而且經(jīng)濟。 在 Flash 內(nèi)存出現(xiàn)之前，EPROM 一直是主板、顯卡或其他的外圍設(shè)備所常采用存儲 BIOS 監(jiān)控程序的內(nèi)存類型，但隨著寫入速度更快、更方便的 Flash 內(nèi)存的 出現(xiàn)，EPROM 逐漸被取代。因為并不是每個客戶都有 EPROM 重寫器，也不愿 意大費周折花幾十分鐘先清除 EPROM 的內(nèi)容，然后再重寫數(shù)據(jù)。 ④ Flash ROM Flash ROM 快速只讀存儲器（又有人稱 Flash Memory），簡稱 Flash ROM，是 當(dāng)今主板、顯卡存儲 BIOS 監(jiān)控程序的主要內(nèi)存類型。許多數(shù)碼相機、PDA 以至 于手機等便攜式設(shè)備，都使用這種類型的內(nèi)存，因此 Flash ROM 可說是目前最當(dāng) 紅的內(nèi)存種類之一。這種內(nèi)存在一般狀態(tài)下，特性和一般的 ROM 沒什么兩樣， 也就是先前寫入的數(shù)據(jù)無法被擦除、破壞，即使關(guān)掉電源之后內(nèi)容仍舊存在；不

序代碼、數(shù)據(jù)，能夠快速地被擦除，并且可以重新修改、寫入新版本的監(jiān)控程序 與數(shù)據(jù)。 Flash ROM 讀取的最小單位是一個 byte，但擦除/寫入的單位是以一個“區(qū)塊 （Block）”來區(qū)分的，大小從 4K、8K 到 16K 不等。以一個最小為 4K 寫入單位 的 Flash ROM 而言，即使你要修改某一個 byte 的數(shù)據(jù)，必須得將該區(qū)塊的所有內(nèi) 容備份出來，改變其中要修改的部分后，再一起把整個區(qū)塊寫回去。

序代碼、數(shù)據(jù)，能夠快速地被擦除，并且可以重新修改、寫入新版本的監(jiān)控程序 與數(shù)據(jù)。 Flash ROM 讀取的最小單位是一個 byte，但擦除/寫入的單位是以一個“區(qū)塊 （Block）”來區(qū)分的，大小從 4K、8K 到 16K 不等。以一個最小為 4K 寫入單位 的 Flash ROM 而言，即使你要修改某一個 byte 的數(shù)據(jù)，必須得將該區(qū)塊的所有內(nèi) 容備份出來，改變其中要修改的部分后，再一起把整個區(qū)塊寫回去。