主板BIOS介绍

Willess2007/10/30硬件系统组成BIOS概念BIOS与COMS比较BIOS使用协议BIOS功能与作用BIOSprogram组成BIOS的启动过程BIOS的工作原理BIOS的技术1.硬件系统由五大部件组成2.MBarchitecture3.硬件的理解CPU是计算机心脏Chipset是计算机躯干主板是计算机中枢神经一.硬件系统组成4.硬件与软件的关系硬件是肉体,软件是灵魂.硬件和软件在邏輯功能上是等效的，即由硬件实现的功能在原理上软件也能实现，反之也是。雖然軟件和硬件在邏輯功能上是等效的,但軟件與硬件在性能上是不等效的。一.硬件系统组成1.BIOS定义BIOS:BasicInput&OutputSystem,它是硬件与软件的桥梁.BIOS是firmwareprogram,存储在ROM型存储器中,是微机加电开始工作时最先被执行的一段指令代码,通常由汇编語言编写的.2.BIOS分类BIOS有軟件和硬件兩部份组成,軟件指BIOSprogram,硬件指BIOSROM芯片.BIOS按program分:AMI:afudos/ixx.xxx/pbcnAWARD:awardflashxx.xxx/py/sn/cc/cdBIOS按ROM分:PROM,EPROM,MasterRROM,EEPROM,FlashROMBIOS按ROM厂家分:winbond(華邦),SST,Intel,ST,ATMEL,PMC二.BIOS概念1.区别a.BIOS为ROM，而CMOS为RAMb.CMOS只是一种存儲器RAM,所以可以對其RAM中內容更改且保存;而BIOS本身是ROM,不可更改內容(除非重刷BIOS).c.COMS只存有系统配置的具体参数;而BIOS中不僅僅有系统配置的具体参数,還有其他程序,如开机上电自检程序和系统启动自举程序等等.2.联系a.BIOS中的系统设置程序是完成CMOS参数设置的手段.COMS本身只是一块存储器,对CMOS中各项参数的设定要通过系统设置的程序,而這個專門的程序就做在BIOS芯片中.b.CMOSRAM既是BIOS设定系统参数的存放场所，又是BIOS设定系统参数的结果.c.在实际使用过程中有BIOS设置和CMOS设置的说法，其实指的都是同一回事，但BIOS与CMOS却是两个完全不同的概念，千万不可搞混淆1.LPCLPCBus:LowPinCount表示其所用腳位很少，LPC由Intel所提出.其目的是把非常慢速的ISA匯流排取消,在PC上制定的一個新規格.2.SPISPI:SerialPeripheralInterfaceSPI总线是Motorola公司推出的一种接口，它主要应用在EEPROM,实时时钟,AD转换器,和显示驱动器之类的慢速外设器件通信.3.FWHFWH:FirmwareHub,isakeycomponentoftheIntelAcceleratedHubArchitecture.AbletocontainboththesystemBIOSandintegratedgraphics/videoBIOSononecomponent.TheFirmWareHubconnectsdirectlytotheI/OControllerHub(ICH)withoutrequiringanISAbus.1.BIOS作用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。它是硬件与软件程序之间的一个“转换器”，负责解决硬件的即时要求，并按软件对硬件的操作要求具体执行。提供最基本的硬體初始化(initialize)、周邊控制的必要程式代碼。微型计算机常用的操作系统中,无论DOS还是WindowsOS,都是由它引导启动的.2.BIOS的具体功能1．自检及初始化接通微机的电源后，POST上电自检是系统将执行第一个例行程序.(1)对CPU、chipset、基本的640KB内存、lMB以上的扩展内存、系统ROMBIOS的测试。(2)CMOS中系统配置的校验。(3)初始化视频控制器，测试视频内存、检验视频信号和同步信号，对CRT接口进行测试。(4)对键盘、软驱、硬盘及CD-ROM子系统作检查。(5)对并行口(打印机)／串行口(RS232)进行检查。自检中如果发现有错误，将按两种情况处理：(1)对于严重故障(致命性故障)则停机，此时由于各种初始化操作还没完成，不能给出任何提示或信号。(2)对于非严重故障则给出提示或声音报警信号，等待用户处理。2．设定中断(1)BIOS中断调用即BIOS中断服务程序，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衔接。(2)开机时，BIOS会告诉CPU各种硬件设备的中断号。DOS／Windows操作系统对软、硬盘、光驱与键盘、显示器等外围设备的管理即建立在系统BIOS的基础上。(3)程序员也可以通过对INT5、INT13等中断的访问直接调用BIOS中断例程。3．程序服务BIOS直接与电脑的I／O(输出／输入)设备打交道，通过特定的数据端口发出指令，传送或接收各种外部设备的数据，实现软件程序对硬件的直接操作。BootBlockESCDDMIBootExtendMainBlock1.BootBlockBootBlock块是借鉴分块式的BIOS结构，人为在BIOS芯片中保留了一个区域，该区域中保存有BIOS系统中最重要的启动信息。刷新BIOS时,不刷BootBlock块。刷新过程中途停止或断电，我们可用BootBlock来恢复BIOS。Bootblock仅仅开启M/K(ps2),VGA,floppy,CD-ROM(IDE)基本信息.2.BootExtBIOS的memorysizecode有兩份,一份是Bootblock,只支援較少的memory功能,以能開機為主,放在區塊Bootblock;另一份是完整的memorysizecode放在區段BootExt.當BIOS使用哪一個memorysizecode會取決於區段BootExt是否有被破壞,假如區段BootExt沒被破壞,那麼BIOS就會使用完整的memorycode來開機,支援功能最完整;如果區塊BootExt被破壞了,那麼BIOS只能以在bootBLOCK內的safemodememorycode來開機。PS:受codesize的限制,safemodememorycode很精簡3.ESCDESCD:ExtendedSystemConfigurationData，中文意思是扩展系统配置数据。通常ESCD資料只在系統硬體配置發生改變後才會更新，它的功能主要有两个：(1)ESCD把系统配置存放在CMOS芯片中,在系统启动时，BIOS会check该区域与前一次的系统配置情况是否有变化,没有变化则跳过;有变化则updatedata。(2)ESCD还用来作为BIOS和操作系统之间的连接桥梁，因为两者都可以读取ESCD中的当前信息，或者保存改动过的信息。此外，BIOS引导完OS系统后，由操作系统将该配置信息写到注册表中的硬件属性中。OS系统还提供了“设备管理器”这一图形化界面，供用户修改ESCD中资源配置信息。3.ESCD随着即插即用(PNP)技术的应用，为了避免资源占用冲突，ESCD需要由合理分配有限的系统资源,对于支持热插拔和即插即用的OS，可以带电插拔设备，并能动态分配资源，这时采用配置方式1＃进行的。这和设备驱动程序的安装是两回事，此时设备的资源信息已经存放在注册表中，驱动程序只是简单的获取资源，有两种方式可以获取设备资源，一种是通过配置方式1＃读取设备的配置信息，一种是从注册表中读取，两种是一致的。4.DMIDMI:DesktopManagementInterface,就是帮助收集电脑系统信息的管理系统，DMI信息的收集必须在严格遵照SMBIOS规范的前提下进行,它充当了管理工具和系统层之间接口的角色。DMI是BIOS廠商提供給主機板廠商(簡稱OEM廠)，作為OEM廠可以彈性的作一些額外設定，建立了标准的可管理系统更加方便了电脑厂商和用户对系统的了解。PS.SMBIOS(SystemManagementBIOS):是主板或系统制造者以标准格式显示产品管理信息所需遵循的统一规范。5.MainBlock使用Cbrom.exe工具可以打开AwardBIOS文件(xxx.bin),打开后里面内容为:SystemBIOS是BIOS文件中最主要的部分，当主板启动时它对主板做初始化和BIOS中断服务。ACPItable:ACPI:AdvancedConfigurationandPowerInterfacePerformance:EnableallcomputersystemstoimplementmotherboardconfigurationandpowermanagementfunctionsACPI不同于APM,APM由BIOS主導電源管理，而ACPI是由OS主導著電源管理，因為最後掌控電腦的是OS，可以做的變化相對多了，所以把電源管理由BIOS轉移至OS，才能真正發揮出電源管理的效率。ACPI必须要BIOS和操作系统两者都支持,執行時需要由BIOS提供系統描述資料，用於存取實際記憶體配置和電腦系統所支援及設定的資訊.PS:APM:AdvancedPowerManagement,用以控制硬體電源狀態,只能做簡單的監控，所以省電效率並不高.后来,另外發展出ACPI進階設定與電源介面。1.BIOS启动流程圖2.BIOS的启动步骤3.ShadowRamBIOS存儲於ROM中,開機時,BIOS程式將自身部份程式複製到RAM中,這一過程稱作“映射”(Showing)，此技術叫“ShadowRAM”技術。在系統營運的過程中，讀取BIOS中的數據或調用BIOS中的程式模塊是相當頻繁的,而動態記憶體(RAM)的執行速度比Rom快，所以大大提升了工作效率映射記憶體步驟:Step.1複制ROM的內容至相同位址的記憶體RAM內。Step.2把原來的ROM設為無作用(diable)。Step.3對於映射後的位址設為寫入保護(write-protected)。4.DecompressBIOS主要以無壓縮程序、有壓縮程序、CMOS設定後的POST共分為三部份，會如此區分的原因是，主機板廠商為了節省BIOSFlashROM的成本.原本的BIOS程式有部分被壓縮過(只留下少部份未壓縮)，但電腦在剛啟動時並無解壓縮能力，所以初期所執行的皆為無壓縮程序去做初使化的工作;待載入解壓縮程序後，才解壓縮POST程式並開始POST主體，以此做為區分;而後會有使用者是否中斷POST，而進入CMOS設定，所以將這之後再另外區分為一階段。1.SPIBIOS线路2.工作原理FLASHROM是电擦除非易失型存储器,它的工作和刷新电压为3V,5V居多.有三种基本操作：读取、擦除、编程。刷新时需要先擦除芯片内的内容，然后才可以写入新的内容.芯片无论是读取、擦除还是编程，都需要各种信号按一定的时序、一定的电平相互配合才能完成，控制信号时序是由编程程序来完成的。不同芯片其控制时序是不同的，编程程序会根据芯片的型号进行相应的控制.因为每一种芯片都有自己的ID,刷新程序就是通过读取芯片的ID来分辨不同的芯片。在写入BIOSprogram之前,系统要将我们即将写入的BIOS文件与内存中的映象文件进行ID对比，如不一致，则提示TheProgramFilesPartNumberdoesn‘tmatchwithyoursystem；如一致则处理器按芯片的刷新流程将更新的BIOS文件写入到芯片的存储单元中。3.ClearCMOS的工作原理(1)CMOS只有在G3时由电池供电,其他任何状态都有主板供电.(2)ClearCMOS时,必须把电池和电源线都拔掉.(3)使用电池短路,可以加速放电双BIOSBIOS的修复Windows下刷BIOS双BIOS如果在主板上设计两个