认识主板的BIOS

zhaodll · 发表于 2014-12-5 16:09:57

　　看清BIOS BIOS英文Basic Input/output System的缩写，意思是“基本输入/输出系统”。以前，我们只是从书本上了解到它是操作系统和硬件之间连接的桥梁，负责在电脑开启时检测、初始化系统设备、装入操作系统并调度操作系统向硬件发出的指令，是一个高深莫测的系统模块。在486以及以前的时代，BIOS总是默默地躲在操作系统的背后，不为人重视。直到计算机进入586时代之后，大量主板开始采用Flash ROM这一全新的芯片做系统BIOS，少数电脑DIYer才在刷新BIOS的过程中第一次对它有了一个比较直观的认识。而当台湾人陈盈豪将CIH病毒及其毁灭性的破坏能力“无私奉献”给我们后，几乎所有的计算机使用者都对BIOS的功能和其重要性有了一个无法磨灭的认识。只可惜，这个认识太惨痛，太“血腥”了。现在，到了该全面了解BIOS的时候了。
谈到BIOS，不能不先说说Firmeare(固件)和ROM（Read Only Memory,只读存储器）芯片。Firmeare是软件，但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，集成电路的功能就是由这些程序决定的。ROM是一种可在一次性写入Firmware(这就是“固化”过程)后，多次读取的集成电路块。由此可见，ROM仅仅只是Firmware的载体，而我们通常所说的BIOS正是固化了系统主板Firmware的ROM芯片。

最初的主板BIOS芯片采用的是ROM，它的Firmware代码是在芯片生产过程中固化的，并且永远无法修改。后来，电脑中又采用了一种可重复写入的ROM作为系统BIOS芯片，这就是EPROM(Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM)。EPROM有两种，见图1，左边的一种不带窗口，只能写一次，如写错了就报废。一般显卡、MODEM上的ROM上多采用这种EPROM，它的价格相对较低。右边一种是带窗口的EPROM芯片，这种EPROM可以用紫外线来擦除原有的Firmware，并用专用的读写器更新它的Firmware。但这一过程需要特殊的器材，技术要求也比较专业，因此操作方法鲜为人知。
现在的主板BIOS几乎都采用Flash ROM(快闪ROM)，它其实就是一种可快速读写的EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)，顾名思义，它是一种在一定的电压、电流条件下，可对其Firmware进行更新的集成电路块。兼容机和国产品牌机BIOS大多采用AWARD或AMI公司的Firmware，国外的品牌电脑的BIOS则几乎全部采用Phoenix公司的Firmware。不管BIOS软件代码有何区别，它们的硬件部分（Flash ROM芯片）是大致相同的，BIOS芯片大多位于主板的ISA和PCI插槽交汇处的上方（也有部分主板将BIOS芯片安排在主板的左下方位置），芯片表面一般贴有BIOS Firmware提供商的激光防伪标贴。一般不是直接焊在主板上，而是插在一个专用的插槽上，见图三。Flash ROM芯片有两种不同的芯片封装形式，前面我们看到的是采用长方形封装形式的芯片，图四是另外一种接近正方形的、面积更小巧的封装形式的Flash ROM芯片，这种小型的封装形式可以减少占用主板空间，从而可提高主板的集成度、缩小主板的尺寸。但同时，它又因为具有与众不同的封装形式，如果一旦升级BIOS失败，或者BIOS被病毒破坏，将很难修复。这一点后面将谈到。
图一

图三图四
有很多芯片厂商都在生产Flash ROM芯片，我们在主板上常见的有Winbond、SST、Intel、MXIC、ATMEL等品牌的产品，这些厂商又提供了很多种型号的芯片，型号不同，芯片的存储容量和读写电压也不同。Flash ROM芯片大致分为28、29两大系列28系列的Flash ROM芯片是双电压设计的，它可以在5V的电压的条件下读取，而写入则必须提供12V的电压。采用这种芯片的主板在升级时，会给普通的电脑用户造成不小的麻烦---要开机箱、改跳线设置，太麻烦了。29系列的Flash ROM芯片则相对简单，由于其采用单电压设计，读写都采用5V电压，因此只动用软件就可以完成读写Firmware的操作。在主板说明书中，主板厂商还列出了Flash ROM芯片的容量，其中有1M和2M两种容量的型号。这里，“M”的单位是指“Mbit”，1M的Flash ROM芯片实际能存储的容量为1Mbit=8*128Kbyte(1Byte=8bit)，2M的芯片为256K。以上这些技术参数都可以通过芯片正面的编号来区分，这个编号是严格遵循集成电路编号规则来标注的，如：台湾Winbond(华邦)公司的Flash ROM芯片，芯片编号为“29C020”。前两位“29”表明这是一块5V电压读写的Flash ROM芯片，后面的“020”代表容量为2Mbit。如Intel生产的Flash ROM芯片，它的芯片编号为“28F010”，由此可知该芯片是5V读、12V写，容量为1Mbit的Flash ROM芯片。
Flash ROM芯片最诱人的特性，是它的Firmware更新操作可以只使用计算机软件来完成。这一特性和运用，使原本深藏在计算机内部不为人知的BIOS，一下子“暴露”在了我们面前，并为我们免费获得对新硬件的支持、修正BIOS代码错误成为可能。当然，正是由于这个提供给我们方便的特性，也为CIH病毒提供了便利，使其能对采用单电压读写的Flash ROM芯片进行恶意的破坏。但是不用担心，CIH病毒破坏的只是固化在芯片中的Firmware，它并不能对Flash ROM芯片本身造成物理损坏。
以上我们谈的都是系统主板的BIOS。现在，越来越多的电脑部伯开始采用Flash ROM 来固化硬件的底层控制代码，许多厂商也将这些控制代码和承载这些代码的芯片称之为BIOS。这些可以更新“BIOS“的硬件包括显示卡、MODEM、网卡、CDR驱动器、数字相机甚至一些硬盘等等。这些电脑板卡或周边调和设备使用的Flash ROM芯片，也与主板BIOS芯片大同小异。
BIOS的Firmware代码决定了系统对硬件支持、协调的能力。现在新硬件层出不穷，BIOS不可能预先具备对如此繁多的硬件的支持，这依赖于对BIOS Firmware的更新来完善。比如使B X 主板“认识”PIII、让i740显卡在非Intel芯片组的主板上正常工作等，都需要升级主板BIOS才能实现。另外，任何一种硬件都有可能因设计上的不足或BUG（错误），而和系统发生各种各样的冲突甚至使电脑不能稳定工作。这些问题也可以通过升级BIOS来解决，而且这时就有两个途径来解决问题，一是升级主板 BIOS，一是升级具体硬件的BIOS（如果它的BIOS具有升级能力的话）。

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