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主板BIOS中的秘密

[08-27]   来源:http://www.68lou.com  电脑专业知识   阅读:777

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正文:

:什么是BIOS ? 
A:BIOS(Basic Input/Output System)即基本输入输出系统,通常是固化在只读存储器(ROM)中,所以又称为ROM-BIOS。它直接对计算机系统中的输入、输出设备进行设备级、硬件级的控制,是连接软件程序和硬件设备之间的枢纽。ROM-BIOS是计算机系统中用来提供最低级、最直接的硬件控制的程序。就PC而言,BIOS 包含了控制键盘、显示屏幕,磁盘驱动器,串行通讯设备和很多其它功能的代码。计算机技术发展到今天,出现了各种各样新技术,许多技术的软件部分是借助于BIOS来管理实现的。如PnP技术(Plug and Play-即插即用技术),就是在BIOS中加上PnP模块实现的。又如热插拔技术,也是由系统BIOS将热插拔信息传送给BIOS中的配置管理程序,并由该程序进行重新配置(如:中断、DMA通道等分配)。事实上热插拔技术也属于PnP技术。

Q:BIOS包含哪些部分?
A:当我们打开PC机的电源后,中央处理器(CPU)便会自动执行一连串的命令,这些命令按其功能可分为以下几种:
POST上电自检:是微机接通电源后,系统进行的一个自我检查的例行程序。这个过程通常称为POST——上电自检(Power On Self Test)。对系统的几乎所有的硬件进行检测。
系统启动自举程序:在完成POST自检后,ROM BIOS将按照系统CMOS设置中的启动顺序搜寻软硬盘驱动器及CDROM、网络服务器等有效的启动驱动器 ,读入操作系统引导记录,然后将系统控制权交给引导记录,由引导记录完成系统的启动。
BIOS中断调用:即BIOS中断服务程序,它是微机系统软、硬件之间的一个可编程接口,用于程序软件功能与微机硬件实现的衍接。 
此外,BIOS内还包含系统设置程序和服务程序等。

Q:BIOS在系统启动中的作用
A:当通电开机后,计算机即从BIOS芯片中读取出指令代码进行系统硬件的自检(含BIOS程序完整性检验、RAM可读写性检验、进行CPU、DMA控制器等部件测试)。对PnP设备进行检测和确认,然后依次从各个PnP部件上读出相应部件正常工作所需的系统资源数据等配置信息。BIOS中的PnP模块试图建立不冲突的资源分配表,使得所有的部件都能正常地工作。配置完成之后,系统要将所有的配置数据即ESCD——Extended System Config Data写入BIOS中,这就是为什么我们在开机时看到主机启动进入Windows前出现一系列检测:配置内存、硬盘、光驱、声卡等,而后出现的“UPDATE ESCD..SUCCESSED”等提示信息。所有这些检测完成后,BIOS将系统控制权移交给系统的引导模块,由它完成操作系统的装入。

Q:BIOS在哪里?
A:BIOS尽管也是一组程序,但是它同我们常见的在磁盘上的程序有很大的区别。对个人计算机而言,在软盘、光盘或硬盘上的程序必须先读到存储器中才能运行,但BIOS的运行顺序却在这些程序之前,换句话说,必须先跑完BIOS才能使软盘、光盘或硬盘上的程序正常工作,因此,不能把BIOS放在这些存储介质中,而应该直接放在存储器中,但是这种存储器也不能是常说的RAM(Read And Write Memory,随机存取存储器),因为RAM中的内容在断电后会全部消失,下次再开机时就找不到BIOS了,因此,BIOS必须存放在ROM(Read Only Memory,只读存储器)中。BIOS既是软件,但它与普通的软件完全不同,它是固化在集成电路内部的程序代码,又属于硬件的一部分,所以,有时候人们就称它为Firmware ——“固件”。另外,存放BIOS的ROM占用的地址也是固定的,也就是说该地址不能被其它的程序占用,以免每次开机都要寻找BIOS程序的起始点。正由于BIOS和ROM这种密不可分的关系,人们将它们合称为“BIOS ROM”或“ROM BIOS”。所以,我们通常所说的BIOS芯片实际上指的是储存BIOS的ROM芯片,ROM仅仅只是Firmware的载体。

Q:是不是只有主板才有BIOS
A:除了主板以外,其它设备上如网卡、显卡、MODEM、数字相机、硬盘等也有所谓的BIOS,部分SCSI卡和一些特殊功能的界面卡也有自己的BIOS。象显卡上的BIOS,来完成显卡和主板之间的通讯;硬盘的启动和使用也需要HDD BIOS来完成。在开机过程中,主板BIOS会调用并执行这些外加的BIOS的程序,完成对这些硬件的初始化工作。因此从理论上来讲,每种硬件都可以有自己的BIOS。但是BIOS满天飞的结果,不但会增加成本,更会导致兼容性的问题,因此,一般是把已标准化的装置整合在主板BIOS内,对于那些厂商独有的规格,才以外加BIOS的形式出现。这些外部设备上的BIOS也和主板的BIOS一样,采用FLASH ROM作BIOS ROM芯片,同样也可以方便地升级,以修改其缺陷及增强其兼容性。
但是如果主板厂商愿意合作,仍然可以把原本外加的BIOS整合到主板BIOS中,比如技嘉的G400显卡,上面就没有BIOS芯片,它的BIOS就是写在主板的BIOS中。

Q:BIOS芯片有哪些封装形式?
A:早期的BIOS芯片大多采用DIP(双列直插)形式的封装,随着半导体封装技术的发展,SOJ、TSOP、PSOP、PLCC等多种封装形式相继出台。目前台式机主板上的BIOS大多是DIP封装,有的为节省空间,采用了PLCC形式的封装。笔记本电脑上的BIOS大多采用SOJ封装。为了方便更换BIOS芯片,现在主板上都安装有插座,使用工具可以取下、更换BIOS芯片。

Q:BIOS芯片主要有哪些生产厂商?
A:生产ROM芯片的厂家很多,主要有Winbond、Intel、ATMEL、SST、MXIC等品牌。由于Winbond(华邦)生产BIOS ROM芯片时间较早,与主板的原始设计相兼容,因而市场占用量较大。Intel公司则在FLASH ROM市场始终占领着领导者的地位,其586时代的I28F001BX芯片、I810(815)主板上的N82802AB芯片,都在BIOS的恢复方面有独特的效果。

Q:计算机启动时出现的提示信息的含义是什么,应如何处理?
A:
1.CMOS battery failed(CMOS 电池失效)。
  原因:说明CMOS 电池的电力已经不足,请更换新的电池。
2.CMOS check sum error-Defaults loaded(CMOS 执行全部检查时发现错误,因此载入预设的系统设定值)。
  原因:通常发生这种状况都是因为电池电力不足所造成,所以不妨先换个电池试试看。如果问题依然存在的话,那就说明 CMOS RAM 可能有问题,最好送回原厂处理。
3.Display switch is set incorrectly(显示开关配置错误)。
  原因:较旧型的主板上有跳线可设定显示器为单色或彩色,而这个错误提示表示主板上的设定和 BIOS 里的设定不一致,重新设定即可。
4.Press ESC to skip memory test(内存检查,可按ESC键跳过)。
  原因:如果在 BIOS 内并没有设定快速加电自检的话,那么开机就会执行内存的测试,如果你不想等待,可按 ESC 键跳过或到 BIOS 内开启 Quick Power On Self Test。
5.HARD DISK initializing【Please wait a moment...】(硬盘正在初始化 请等待片刻)。
  原因:这种问题在较新的硬盘上根本看不到。但在较旧的硬盘上,其启动较慢,所以就会出现这个问题。
6.HARD DISK INSTALL FAILURE (硬盘安装失败)。
  原因:硬盘的电源线、数据线可能未接好或者硬盘跳线不当出错误 ( 例如一根数据线上的两个硬盘都设为Master 或 Slave。)
7.Secondary slave hard fail (检测从盘失败)。
  原因:1 CMOS 设置不当(例如没有从盘但在CMOS里设有从盘) 2 硬盘的电源线、数据线可能未接好或者硬盘跳线设置不当。
8.Hard disk(s) diagnosis fail (执行硬盘诊断时发生错误)。
  原因:这通常代表硬盘本身的故障。你可以先把硬盘接到另一台电脑上试一下,如果问题一样,那只好送修了。
9.Floppy Disk(s) fail 或 Floppy Disk(s) fail(80) 或Floppy Disk(s) fail(40)(无法驱动软驱)。
  原因:软驱的排线是否接错或松脱?电源线有没有接好?如果这些都没问题,那买个新的吧。
10.Keyboard error or no keyboard present(键盘错误或者未接键盘)
  原因:键盘连接线是否插好?连接线是否损坏?
11.Memory test fail (内存检测失败)
  原因:通常是因为内存不兼容或故障所导致。
12.Override enable-Defaults loaded ( 当前CMOS设定无法启动系统,载入 BIOS 预设值以启动系统)。
  原因:可能是你在BIOS内的设定并不适合你的电脑( 像你的内存只能跑100MHz但你让它跑133MHz ),这时进入 BIOS 设定重新调整即可。
13.Press TAB to show POST screen (按 TAB 键 可以切换屏幕显示)
  原因:有一些 OEM 厂商会以自己设计的显示画面来取代 BIOS 预设的开机显示画面,而此提示就是要告诉使用者可以按TAB来把厂商的自定义画面和BIOS预设的开机画面进行切换。
14.Resuming from disk,Press TAB to show POST screen(从硬盘恢复开机,按TAB显示开机自检画面)。
  原因:某些主板的BIOS 提供了 Suspend to disk(挂起到硬盘)的功能,当使用者以 Suspend to disk 的方式来关机时,那么在下次开机时就会显示此提示消息。

Q:BIOS和CMOS有什么区别?
A:
CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor,原意是指互补金属氧化物半导体——一种应用于大规模集成电路芯片制造的原料)是微机主板上的一块可读写的RAM芯片,用来保存当前系统的硬件配置和用户对某些参数的设定。为了保证系统掉电后信息不会丢失,在主板上专门设置了一块电池给CMOS供电。
由于CMOS与BIOS都跟微机系统设置密切相关,所以才有CMOS设置与BIOS设置的说法,CMOS是系统存放参数的地方,而BIOS中的系统设置程序是完成参数设置的手段。因此,准确的说法是通过BIOS设置程序对CMOS参数进行设置。而我们平常所说的CMOS设置与BIOS设置是其简化说法,也就在一定程度上造成两个概念的混淆。

Q:什么时候要对BIOS进行设置?
A:进行BIOS设置是由操作人员根据微机实际情况而人工完成的一项十分重要的系统初始化工作。在以下情况下,必须进行BIOS或CMOS进行设置:
1、新购微机:
即使带PnP功能的系统也只能识别一部分微机外围设备,而对软硬盘参数、当前日期、时钟等基本资料等必须由操作人员进行设置,因此新购买的微机必须通过进行CMOS参数设置来告诉系统整个微机的基本配置情况。
2.新增设备:
由于系统不一定能认识新增的设备,所以必须通过CMOS设置来告诉它。另外,一旦新增设备与原有设备之间发生了IRQ、DMA冲突,也往往需要通过BIOS设置来进行排除。
3.CMOS数据意外丢失:
在系统后备电池失效、病毒破坏了 CMOS数据程序、意外清除了CMOS参数等情况下,常常会造成CMOS数据意外丢失。此时只能重新进入BIOS设置程序完成新的CMOS参数设置。
4.系统优化:
对于内存读写等待时间、硬盘数据传输模式、内/外 Cache的使用、节能保护、电源管理、开机启动顺序等参数, BIOS中预定的设置对系统而言并不一定就是最优的,此时往往需要经过多次试验才能找到系统优化的最佳组合。

Q:市场上的BIOS主要有哪些品牌?
A:当年IBM PC刚一推出时,大家都以IBM原厂的BIOS为标准,竞相撰写功能与它最接近、但程序码略不相同的BIOS(因为,若程序码相同便可能侵犯著作权),这也正是决定能否号称“与IBM PC百分之百相兼容”的关键。后来随着大环境的改变,兼容机开始盛行,IBM已不再掌握个人计算机规格的主导权,因此兼容厂家的BIOS也都摆脱它的影子,走出自己的风格来,以下便简介其中较具有代表性的四家厂商。
●Award
Award公司创立于1983年,总部位于美国加州Mountain View,常拉家常分公司称为“帷尔科技股份有限公司”。在386、486时期,BIOS市场仍是AMI、Award和Phoenix三雄鼎立,产品占有率互有高低,但是自从Phoenix转战笔记本计算机市场、AMI产品青黄不接时,Award及时推出优良的产品填补此空白,因此争取到许多主板厂的订单,占有率节节攀升。以目前常拉家常生产的主板而言,绝大多数都是采用Award BIOS,它几乎已经成为 Pentium、Pentium Ⅱ主板的标准规格。4
●AMI
AMI 为American Megatrend Inc.的缩写,成立于1985年,在早期AMI BIOS以其简洁的画面、易学的操作方式,迅速攻占台式计算机的市场,深受大众喜爱。尤其是许多 DIY玩家在购买主板时,更指定非采用AMI BIOS不可,可见当时其气势之盛实在令人咋舌。然而曾几何时,不知是因为行销策略、产品质量或是开发进度的问题,在Pentium、Pentium Ⅱ主板市场上,AMI BIOS就如同当初迅速窜红一般,也快速地沉寂于市场,以致于大好江山拱手让给了Award,虽然后来仍推出WinBIOS和HIFLEX等一系列评价不错的产品,无奈先机已失,终究是无力回天,难再恢复往日荣景。
●Phoenix
Phoenix 的总部位于加州圣荷西,从它的BIOS设置画面来看,不难发现其产品风格一直都很固定,没有什么大的改变,或许这正是该公司所坚持的传统吧。在早期的Pentium级台式计算机上还偶尔见到Phoenix BIOS,但自从转入笔记本电脑这个计算机市场后,在台式计算机市场已经难觅它的踪影了。而深耕笔记本电脑领域的结果,的确开拓了另一大市场,现在国内、外许多知名品牌的笔记本电脑都采用Phoenix BIOS,由此可知其产品质量深获许多厂商信赖。 
●Microid Research
在诸多BIOS设计厂商中,Microid Research可算是其中最不同凡响的异类,因为早期它几乎是唯一提供“用满意才买”的公司。您可以先从网站上(http:\www.mrbios.com)下载合用的BIOS文件,试用一定期限后若是满意才须注册付款,否则停止使用、回复到原BIOS即可,不必付一毛钱,这种破天荒的策略确实造福了许多计算机玩家,也打响了“MR BIOS”的名号。
可惜,曾几何时,Microid Research公司改变了行销策略,不再提供试用版给个人使用, 而是建议使用者向Unicore Software,Inc.订购正式版本,从此结束了许多爱用者的试用美梦,也因此MR BIOS不再是网路讨论区的热门话题,逐渐被大众所淡忘了。

Q:如何进入BIOS的设置程序?
A:进入BIOS设置程序通常有三种方法:
1、开机启动时按热键
在开机时按下特定的热键可以进入BIOS设置程序,不同类型的机器进入BIOS设置程序的按键不同,有的在屏幕上给出提示,有的不给出提示,几种常见的BIOS设置程序的进入方式如下:
 Award BIOS:按Ctrl+Alt+Esc或Del,屏幕有提示;
 AMI BIOS:按Del或Esc,屏幕有提示;
 COMPAQ BIOS:屏幕右上角出现光标时按F10,屏幕无提示;
 AST BIOS:按Ctrl+Alt+Esc,屏幕无提示。
2、用系统提供的软件
现在很多主板都提供了在DOS下进入BIOS设置程序而进行设置的程序,在Windows 95的控制面板和注册表中已经包含了部分BIOS设置项。
3、用一些可读写CMOS的应用软件
  部分应用程序,如QAPLUS提供了对CMOS的读、写、修改功能,通过它们可以对一些基本系统配置进行修改。

Q:COMPAQ的Professional WorkStation工作站,敲F10为什么进不了BIOS的设置程序?
A:COMPAQ机的BIOS设置程序及设置参数的存放位置和普通的计算机不同,它是存放在硬盘的一个特殊的分区中。 COMPAQ的Professional WorkStation随盘有一张SmartStart光盘,其中有对工作站进行初始安装的每一步过程,而第一步就是在硬盘上建立一个新的分区并把CMOS中的数据存放在该分区,在该分区中还有对CMOS进行设置的软件,这一点和其他的品牌机、兼容机十分不同,不是直接就可以进入CMOS的设置。所以,如果工作站没有按照正确的步骤进行安装,没有这一特殊的分区,所以也就对F10键没有反应了。解决方法很简单,就是使用SmartStart光盘启动,并按照提示完成CMOS Setup的安装,但是注意应该把原来硬盘中的有用的数据进行备份,因为CMOS分区的过程会把硬盘中数据完全抹掉。

Q:为什么要升级BIOS
A:BIOS中的程序决定了系统对硬件的支持、协调能力。现在的新硬件层出不穷,BIOS不可能预先具备对如此繁多的硬件的支持,这就依赖于对BIOS芯片内程序的更新。升级BIOS最直接的好处就是不用花钱就能获得许多新功能,比如原来你用的是PⅡ的CPU,升级BIOS后也许就能直接使用PⅢ的CPU,不用换主板了;看着别人能用光驱来启动的计算机,自己的不行,升级BIOS后,成了;另外还能增加PnP即插即用功能、新硬盘的LBA和DMA功能、识别其它新硬件等等,简直就是免费升级电脑!
另外,升级BIOS还可以解决一些特殊的电脑故障,这些故障往往令电脑高手也觉得莫名其妙。2000年的到来对全世界都是一件大事,对电脑更是一个大问题,升级BIOS可以有效地解决电脑的2000年问题。
为了充分发挥主板的性能,支持层出不穷的新硬件,并改正以前BIOS版本中的缺陷,厂家不断推出新的BIOS版本。利用专用的刷新程序,改写主板BIOS的内容,这就是我们常说的BIOS升级。现在的主板几乎都采用FLASH ROM(快闪ROM)作BIOS,在一定的电压、电流条件下,可对其Firmware进行改写。

Q:为什么BIOS升级具有很大的危险性?
A:BIOS存储在主板上的ROM 芯片中,这确保了BIOS的一般可用性和不会因为磁盘错误而损坏。BIOS在整个PC机系统中的地位,决定了它的重要性。它是否正常工作、是否能工作,直接决定了整个微机系统的生死。据不完全统计,主板的不良原因中有60%至80%是由于主板的BIOS芯片引起的,因此,BIOS的正常工作就显得尤其重要!但是,升级BIOS在提升性能的同时,常会出现一些不可预料的事。在升级过程中断电、升级时用错了升级文件、升级文件的版本不正确、升级文件被修改过(例受病毒侵袭过)等,都会造成重开机时没有显示。正因为此,一些主板厂家,如采用i820芯片组的华硕系列主板采用更贴近用户的方式来升级BIOS,在新出的华硕P3C系列主板中,具有方便的Live Update功能,更新BIOS时,只需要放入随机附带的驱动程序光盘,在选定更新BIOS的选项后,即可全自动下载最新版的BIOS,并全自动更新,避免了用户在操作上的失误。

Q:什么样的BIOS才能升级 ? 
A:从BIOS出现至今,BIOS的存储介质由ROM、EPROM、EEPROM到今天的FLASH ROM,ROM的形式不同,更新其内部Firmware的方法也不同。ROM中的内容是无法更新的,一旦完成芯片的制造过程,其内部的内容便只能读出不能写入;EPROM的擦除要使用专用的紫外线擦除器,普通用户也无法完成对其的擦除、刷新的过程。从EEPROM起,BIOS芯片可以借助一定的电压(+12V)或电流,使用专用的程序完成刷新的过程,从而使EEPROM芯片能够迅速为市场所接受。FLASH ROM的更新更为简单,不需要特定的条件,在工作电压(+5V)下,利用刷新程序即可完成芯片的刷新。

Q:什么是ROM、EPROM、EEPROM、FLASH ROM?
A:在微机的发展初期,BIOS都存放在ROM(Read Only Memory,只读存储器)中。ROM内部的资料是在ROM的制造工序中,在工厂里用特殊的方法被烧录进去的,其中的内容只能读不能改,一旦烧录进去,用户只能验证写入的资料是否正确,不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误,则只有舍弃不用,重新订做一份。ROM是在生产线上生产的,由于成本高,一般只用在大批量应用的场合。
由于ROM制造和升级的不便,后来人们发明了PROM(Programmable ROM,可编程ROM)。最初从工厂中制作完成的PROM内部并没有资料,用户可以用专用的编程器将自己的资料写入,但是这种机会只有一次,一旦写入后也无法修改,若是出了错误,已写入的芯片只能报废。PROM的特性和ROM相同,但是其成本比ROM高,而且写入资料的速度比ROM的量产速度要慢,一般只适用于少量需求的场合或是ROM量产前的验证。
EPROM(Erasable Programmable ROM,可擦除可编程ROM)芯片可重复擦除和写入,解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征,在其正面的陶瓷封装上,开有一个玻璃窗口,透过该窗口,可以看到其内部的集成电路,紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据,完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器,并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压(VPP=12—24V,随不同的芯片型号而定)。EPROM的型号是以27开头的,如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在写入资料后,还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住,以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。
鉴于EPROM操作的不便,后来出的主板上的BIOS ROM芯片大部分都采用EPROM(Electrically Erasable Programmable ROM,电可擦除可编程ROM)。EPROM的擦除不需要借助于其它设备,它是以电子信号来修改其内容的,而且是以Byte为最小修改单位,不必将资料全部洗掉才能写入,彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EPROM在写入数据时,仍要利用一定的编程电压,此时,只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容,所以,它属于双电压芯片。借助于EPROM芯片的双电压特性,可以使BIOS具有良好的防毒功能,在升级时,把跳线开关打至“ON”的位置,即给芯片加上相应的编程电压,就可以方便地升级;平时使用时,则把跳线开关打至“OFF”的位置,防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以,至今仍有不少主板采用EPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色。
FLASH ROM则属于真正的单电压芯片,在使用上很类似EPROM,因此,有些书籍上便把FLASH ROM作为EPROM的一种。事实上,二者还是有差别的。FLASH ROM在擦除时,也要执行专用的刷新程序,但是在删除资料时,并非以Byte为基本单位,而是以Sector(又称Block)为最小单位,Sector的大小随厂商的不同而有所不同;只有在写入时,才以Byte为最小单位写入;FLASH ROM芯片的读和写操作都是在单电压下进行,不需跳线,只利用专用程序即可方便地修改其内容;FLASH ROM的存储容量普遍大于EPROM,约为512K到至8M KBit,由于大批量生产,价格也比较合适,很适合用来存放程序码,近年来已逐渐取代了EPROM,广泛用于主板的BIOS ROM,也是CIH攻击的主要目标 
 




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