American Megatrends BIOS | |
储存位置 | PROM EPROM 快闪记忆体 |
---|---|
常见制造商 | American Megatrends Insyde Software Phoenix Technologies Byosoft |
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件初始化,以及为操作系统提供运行时服务的固件。BIOS最早随着CP/M操作系统的推出在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件。
现在,BIOS的作用是初始化和测试硬件组件,以及从大容量储存设备(如硬盘)加载启动程序,并由启动程序加载操作系统;当加载操作系统后,BIOS通过系统管理模式为操作系统提供硬件抽象。在DOS时代,BIOS为DOS操作系统提供键盘、显示及其他I/O设备的硬件抽象层。
许多BIOS程序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芯片上;现在的BIOS多储存于快闪记忆体芯片上,这方便了BIOS的更新。
UEFI是旧式BIOS的后继者。
曹治最早可追溯到1970年代的CP/M操作系统。BIOS是CP/M操作系统中只能在特定机器上执行(machine-specific)的部分,它在系统开机时直接与硬体交互。
1980年代,IBM发明了IBM PC,但最初BIOS是IBM PC上唯一不开放的组件,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兼容机厂商提供BIOS。
现时UEFI已经取代旧式BIOS。
操作
系统启动
当电脑的电源开启,BIOS就会从主机板上的ROM芯片执行,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、芯片组、键盘、软盘、硬盘等设备。当所有的Option ROM被加载后,BIOS就试图从启动设备(如硬盘、软盘、光盘)加载启动程序,由启动程序加载操作系统。BIOS也可从网卡等设备启动。
设定画面
大约从80386 PC开始,个人电脑的BIOS ROM集成了设定程序(Setup)。主板的CMOS芯片用于储存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可以让用户选择由哪个启动设备启动电脑,如光盘机、硬盘、软盘、随身碟等等。
BIOS固件
由于BIOS与硬件系统集成在一起(将BIOS程序指令烧录在IC中),所以有时候也被称为固件。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,而且硬件的更新速度加快,令BIOS也必须不断更新以支持新硬件,于是BIOS就改为储存在EEPROM或者快闪记忆体中,让用户可以轻易更新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的一部分,一开机就会被执行。这个程序会在执行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/光盘中的特定BIOS文件并更新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。
操作系统服务
BIOS可通过BIOS中断调用为MS-DOS操作系统及MS-DOS程序提供磁盘、键盘、显示等标准服务。通过BIOS中断调用存取视讯硬体非常缓慢,因此,有些DOS程序(尤其是游戏)通过直接存取视讯硬体提高效率。
微代码更新
自P6微架构开始,Intel处理器支持可重新编程的微码。自K7微架构开始,AMD处理器支持可重新编程的微码。BIOS包含处理器微代码更新。微代码被加载到处理器的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。操作系统也可以更新主处理器的微代码[2][3]。
其他固件
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固件。
超频
一些BIOS支持超频。
现代用途
BIOS以16位实模式执行。现代操作系统以保护模式或长模式执行,因为使用BIOS的16位实模式服务(如BIOS中断调用)是低效的。在1990年代,BIOS为操作系统提供APM、旧式随插即用、桌面管理接口功能;在2000年代至今,BIOS则为操作系统提供ACPI、SMBIOS功能[5][6][7]。
与CMOS的联系和区别
BIOS与CMOS的关系
CMOS是电脑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程序启动电脑时,需要加载CMOS中的设定值。CMOS通常被集成在南桥芯片组中。UEFI系统则多用NVRAM储存设定。
BIOS与CMOS的区别
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。
CMOS的内容在断电会消失。所以,把主机板的电池拆出,便可重置其内容。另外,拆出电池也会重设时间。
扩充程序(Option ROM)
扩充卡如硬盘控制器、显卡、网卡可能包含BIOS扩充程序(即Option ROM),为BIOS提供附加的功能。在BIOS启动操作系统前,Option ROM被BIOS执行。部分内建于主板的设备(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
系统在加电自检(POST)阶段,寻找并执行Option ROM。Option ROM通过BIOS中断调用对硬体进行测试、初始化,并显示诊断资讯或显示设定画面。
供应商
目前全球只有四家独立BIOS供应商(IBV),曾经的Award Software与General Software、Microid Research均被Phoenix Technologies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。
- Byosoft,新兴厂商,中国大陆的百敖软件公司。
- Insyde Software,来自中国台湾的系微公司。
取代
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。
现时UEFI已经取代传统BIOS,且Intel将于2020年弃用传统BIOS接口,届时Intel产品不再支持基于16位实模式的UEFI CSM(UEFI兼容性支持模块)[8]。
参见
- 可扩展固件接口(UEFI)
- 固件
- 系微公司
- American Megatrends
- SMBIOS
- Option ROM
- ACPI
- Aptio
- VESA BIOS Extensions
- El Torito
外部链接
- ↑ From bootloader to kernel · Linux Inside. 0xax.gitbooks.io. [2020-09-18].
- ↑ KB4100347: Intel microcode updates. support.microsoft.com. [2020-09-20].
- ↑ Microcode - Debian Wiki. wiki.debian.org. [2020-09-19].
- ↑ ME - flashrom. www.flashrom.org. [2020-09-19].
- ↑ What is ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)? - Definition from WhatIs.com. SearchWindowsServer. [2020-09-18] (英语).
- ↑ Changing hardware abstraction layer in Windows 2000 / XP – Smallvoid.com. [2020-09-18] (美国英语).
- ↑ What is ACPI?. www.spo-comm.de. [2020-09-18].
- ↑ 存档副本 (PDF). [2019-03-17].