BIOS内部结构

      对于我们曰常使用的个人电脑来说，采用的BIOS并不是完全相同的，分别由Award、Phoenix和AMI这个三个厂商提供（注：Award已被Phoenix收购，其实是一家公司）。以目前主板的状况而言，大多数都是采用Award BIOS或者基于Award BIOS 内核改进的产品（采用AMI BIOS的产品相对要少，Phoenix BIOS主要是笔记本电脑和不少国外品牌机采用）。本文介绍的一些BIOS知识和结构，也只围绕市场占有率最高的Phoenix-Award来展开。

       拿常见的Award的2Mbit CMOS地址结构来说，从FFFF到FFFC区域是用于储存16Kbit容量的Boot Block（启动模块）、接着是8Kbit的即插即用延伸系统配置数据ESCD区、4Kbit的处理器微代码Micro code和4Kbit的DMI数据区。FFF8到FFF6是解压缩引擎区，这里的指令可以释放FFF6之后区域的大容量代码和信息，比如厂商Logo、OEM数据等等。最后一部分是安放BIOS主程序的地方，通常这些程序也就是我们从网上下载的以bin为后缀名的BIOS升级文件。

BIOS主要功能

       主板BIOS掌握着系统的启动、部件之间的兼容和程序管理等多项重任。只要按下电源开关启动主机后，BIOS就开始接管主板启动的所有自检工作，系统首先由POST (Power On Self Test,上电自检) 程序来对内部各个设备进行检查（这个过程在下文中另作表述）。通常完整的POST自检将包括对CPU、基本内存、1MB以上的扩展内存、ROM、主板、CMOS存储器、串并口、显示卡、软硬盘子系统及键盘进行测试，一旦在自检中发现问题，系统将给出提示信息或鸣笛警告。然后BIOS就按照系统CMOS设置中保存的启动顺序搜寻软驱、IDE设备和它们的启动顺序，读入操作系统引导记录，最后将系统控制权交给引导记录，并最终完全过渡到操作系统的工作状态。

        除了基本的启动功能外，BIOS还有硬件中断处理、系统设计管理、程序请求等作用。操作系统对硬盘、光驱、键盘、显示器等外围设备的管理，都是直接建立在BIOS系统中断服务程序的基础上的，它是PC系统中的软件与硬件之间的一个可编程接口。计算机开机的时候，BIOS会分配CPU等硬件设备一个中断号。当执行了使用某个硬件的操作命令后，它就会根据中断号使用相应的硬件来完成命令的工作，最后根据其中断号把它跳回原来的状态。同样，BIOS也可以通过特定的数据端口发送、接受指令，以实现软件应用程序对硬件的操作。

         BIOS的系统管理功能是大家最为熟悉的，即平时说的BIOS设置。BIOS程序会调用储存在CMOS RAM部分的记录，用户可以通过显示器看到系统基本情况，包括CPU频率、IDE驱动器、ACPI电源管理和密码设置等信息。正如笔者在一开始说过的那样，这部分信息是依靠电池单独供电储存在RAM中的，只要断电一段时间或人为给CMOS接通高电平信号（跳线短接），任何修改过的设置都会不复存在。

BIOS如何工作

          有了以上这些基本介绍，掌握PC枢纽的BIOS是如何工作的呢？鉴于这个过程的复杂，不妨让我们将BIOS运行中的几个关键点罗列出来，稍做分析。这里需要事先声明，以下介绍的有关BIOS运行代码统一成十六进制，

          简单地说，BIOS启动会经过好几个检测、命令、执行的循环流程，当然，在进入BIOS控制之前，CPU还需要一个热身的过程。拿P4系统为例，如果按照PC启动的流程来讲解的话，这个先后秩序是这样的：首先是主机电源开始供电，CPU接收到VR（电压调节系统）发出的一个电压信号，然后经过一系列的逻辑单元确认CPU运行电压之后，主板芯片接收到发出“启动”工作的指令，让CPU复位。CPU“苏醒”后的第一工作就是，读取BIOS中的初始化指令。在对CPU（2次检查）和内存（640KB基本模块）状态做一系列校验之后，BIOS会完成电路片的初始准备，停用视频、奇偶性和DMA电路片，并且使CMOS计时器开始运行。随后，BIOS程序会逐步检查CPU是否和默认设定相同，DMA是否有故障，显示通道测试等等，一旦出现故障，就会有蜂鸣器发出报警。不过，这些步骤都是在后台后悄悄进行的，我们是看不到屏幕上的任何信息。

          在上面的流程图中，很清楚地表明了引导模块工作的几个步骤。当CPU被正式启动以后，POST（Power-On Self Test，加电后自检）进入内存侦测阶段，一旦基本内存检测出错，系统死机并会长时间报错；如果一切顺利，BIOS继续往下POST，检查CMOS内的其他BIOS主程序、扩展程序，直到完成这些工作，系统进入常规流程，显示器上才会显示出时间曰期、BIOS版本型号、CPU频率、内存容量等基本信息。在BIOS引导IDE设备和I/O设备以后，接下来的过程便交给操作系统来继续了。

          BIOS在电脑启动过程中大体是这样工作的，实际上远比我们介绍的要复杂得多。中间任何一个小的步骤出错都会导致系统无法启动，崩溃，而且BIOS设置不当也会给系统造成隐患。有经验的老鸟可以通过BIOS启动时候的声音来判断故障，而一般用户可以通过查看Debug卡的检错信号，了解POST停滞在哪个阶段。还是拿Award BIOS来说，开机Debug卡显示FF和C0表示CPU自检没有通过，应该停电检查处理器状况；如果是C1、C3等数字显示，很有可能是BIOS在检测内存时候发生问题了；系统自检过了2D，并且伴随清脆的“嘀”声，说明系统已经通过显卡检测，这个时候显示屏上也开始出现画面。知道了故障可能发生的部件，我们可以通过替换法来最终确定问题源头，顺利解决问题。

BIOS的保护

       除了硬件设备的兼容问题之外，BIOS还有可能面临病毒、错误擦写等外因的危害，BIOS如果不能工作，整台电脑也就瘫痪了。

       不少主板厂商都通过专门的设计来增加BIOS的可靠性。有的是做成Dual BIOS双模块的方式，一旦其中一块出现故障，能够通过跳线设置让系统从另外一块引导启动，再对损坏模组进行修复。由于BIOS中Boot Block区是重要的数据块，所以厂商将Boot Block块设计成分块式的BIOS结构，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。最新的刷新程序的默认值就是刷新时不更新BIOS的Boot Block块，这样的主板即使刷新失败，也能很容易恢复。

       遇到BIOS刷新失败，也可以自己用热插拔的办法来替换受损芯片，前提是你能找到一片和原来BIOS容量一样的芯片。有动手能力的玩家还可以在BIOS芯片的管脚上动脑筋，因为绝大多数的CMOS芯片为32脚的DIP封装，它们的针脚排列、功能基本上一致。芯片的写操作一般是通过写入允许脚的电平变化来控制的，只有12V或者5V的高电平被调成低电平以后，数据才能写入到芯片中去。根据此原理，只要把这个管脚从电路中脱离出来，一直处于高电平，即处于“读”状态，那么不论是病毒还是误操作，都不会对芯片内的数据进行改写。不过，这个方法存在一定的危险性，它不适用所有的BIOS芯片，而且容易失去主板的保修，一定要谨慎为之。

　　BIOS是英文Basic Input/Output System的缩写，原意是“基本输入/输出系统”。而我们通常所说的BIOS，其实是指一个固化在ROM中的软件，负责最低级的、最直接的硬件控制，以及计算机的原始操作；用来管理机器的启动和系统中重要硬件的控制和驱动，并为高层软件提供基层调用。

　　CMOS是英文“互补金属氧化物半导化”的缩写，不过我们常说的CMOS却是指主板上一块可读写的存储芯片，也称之为“CMOS RAM”。CMOS RAM是随机存储器，具有断电后消除记忆的特点，人们就想到了使用外接电池保持其存储内容的方法。

　　一般来说，通过固化在ROM BIOS的软件进行BIOS参数的调整过程就称之为BIOS设置，而通过BIOS设置中的“标准CMOS设置”调试CMOS参数的过程就称为CMOS设置。我们平常所说的CMOS设置与BIOS设置只是其简化说法，所以在一定程度上造成两个概念的混淆。