BIOS
发布时间:2026-08-12 | 浏览:7
BIOS (英文: B asic I nput/ O utput S ystem ),即 基本輸入輸出系統 ,亦稱為ROM BIOS、System BIOS、PC BIOS,是在通電啟動階段執行硬體初始化,以及為 作業系統 提供運行時服務的 韌體 。BIOS最早隨著 CP/M 作業系統的推出在1975年出現。BIOS預安裝在 個人電腦 的 主機板 上,是 个人电脑 启动时加载的第一个軟體。
現在,BIOS的作用是初始化和測試 硬體 元件,以及從大容量儲存裝置(如 硬碟 )載入 啟動程式 ,並由 啟動程式 載入作業系統;當載入 作業系統 後,BIOS通過 系統管理模式 為 作業系統 提供 硬體抽象 。在DOS時代,BIOS為 DOS 作業系統提供鍵盤、顯示及其他 I/O 裝置的 硬體抽象層 。
許多BIOS程式都只能在特定電腦型號或特定主機板型號上執行。早年,BIOS儲存於 ROM 晶片上;現在的BIOS多儲存於 快閃記憶體 晶片上,這方便了BIOS的更新。
1980年代 ,IBM發明了IBM PC,但最初BIOS是IBM PC上唯一不開放的元件,給IBM PC的複製(Clone)帶來了麻煩。隨後 COMPAQ 複製了IBM PC,Phoenix Technologies等公司亦複製了IBM PC的BIOS部件,可為當時的IBM PC相容機廠商提供BIOS。
統一可延伸韌體介面 (UEFI)正在逐步取代舊式BIOS,但仍有很多产品支持兼容模式,通过Legacy选项,不过这种支持已经逐渐减少。目前,UEFI与兼容支持模式(UEFI+CSM)成为主流,但最新的产品已经不再支持兼容模式,仅支持UEFI。
當電腦的電源開啟,BIOS就會從 主機板 上的 ROM 晶片執行,執行 加電自檢 (POST),測試和初始化 CPU 、 RAM 、 直接記憶體存取 控制器、 晶片組 、 鍵盤 、 軟碟 、 硬碟 等裝置。當所有的Option ROM被載入後,BIOS就試圖從啟動裝置(如 硬碟 、 軟碟 、 光碟 )載入 啟動程式 ,由啟動程式載入 作業系統 。BIOS也可從 網卡 等裝置啟動。
大約從 80386 PC開始,個人電腦的BIOS ROM整合了設定程式(Setup)。主板的CMOS晶片用於儲存BIOS設定值及硬體偵測值。主板上的鈕扣電池用於讓 CMOS 儲存BIOS設定值,以及電腦在斷電時依然可以讓系統時鐘運作。
現代的BIOS可以讓使用者選擇由哪個啟動裝置啟動電腦,如 光碟機 、 硬碟 、 軟碟 、 隨身碟 等等。现代大多数BIOS支持图形化交互界面,有一些是厂商制作的,使用者可以用鼠标键盘完成操作。
由於BIOS與硬體系統整合在一起(將BIOS程式指令燒錄在IC中),所以有時候也被稱為 韌體 。在大約1990年BIOS是保存在 ROM ( 唯讀記憶體 )中而無法被修改。因為BIOS的大小和複雜程度隨時間不斷增加,而且硬體的更新速度加快,令BIOS也必須不斷更新以支援新硬體,於是BIOS就改為儲存在 EEPROM 或者 快閃記憶體 中,讓使用者可以輕易更新BIOS。然而,不適當的執行或是終止BIOS更新可能導致電腦無法使用。為了避免BIOS損壞,有些 主機板 有備份的BIOS(「雙BIOS」主機板)。現在的BIOS有「啟動區塊」(Boot Block),屬於BIOS ROM的一部份,一開機就會被執行。這個程式會在執行BIOS前,驗證BIOS其他部分是否正確無誤(經由 核對和 等等)。如果啟動區塊偵測到主要的BIOS已損壞,則可自動讀取USB隨身碟/光碟中的特定BIOS檔案並更新BIOS。主機板廠商/OEM經常發出BIOS升級來更新他們的產品和修正已知的問題。
BIOS可通過 BIOS中斷呼叫 為 MS-DOS 作業系統及MS-DOS程式提供磁碟、鍵盤、顯示等標準服務。通過BIOS中斷呼叫存取視訊硬體非常緩慢,因此,有些DOS程式(尤其是 遊戲 )通過直接存取視訊硬體提高效率。
現代作業系統僅在啟動時使用 BIOS中斷呼叫 [ 1 ] 。
自 P6微架構 開始,Intel處理器支援可重新編程的 微碼 。自 K7 微架構開始,AMD處理器支援可重新編程的微碼。BIOS包含處理器微代碼更新。微代碼被載入到處理器的 SRAM 中,所以微代碼更新並不是持久的,需要在每次系統啟動時更新處理器微代碼。 作業系統 也可以更新 主處理器 的微代碼 [ 2 ] [ 3 ] 。
現代BIOS包括 英特爾管理引擎 [ 4 ] , AMD平台安全處理器 和板載 Video BIOS 韌體 。
BIOS以16位元 真實模式 執行。現代作業系統以 保護模式 或 長模式 執行,因為使用BIOS的16位元 真實模式 服務(如 BIOS中斷呼叫 )是低效的。在1990年代,BIOS為作業系統提供 APM 、 舊式隨插即用 ( 英语 : Legacy PnP ) 、 桌面管理介面 ( 英语 : Desktop Management Interface ) 功能;在2000年代至今,BIOS則為作業系統提供 ACPI 、 SMBIOS ( 英语 : SMBIOS ) 功能 [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] 。
CMOS是计算机上另一个重要的存储器。之所以提到它,是因为BIOS程序的設定值、硬件參數偵測值就保存在CMOS中。而且,在BIOS程式啟動计算机時,需要载入CMOS中的設定值。CMOS通常被整合在 南橋 晶片組中。UEFI系統則多用 NVRAM 儲存設定。
二者的区别是,BIOS是儲存在 只读存储器 ( EEPROM 或 快閃記憶體 ),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的內容在斷電會消失。所以,把 主機板 的電池拆出,便可重置其內容。另外,拆出電池也會重設 時間 。
擴充程式(Option ROM)
擴充卡 如 硬碟控制器 、 顯示卡 、 網卡 可能包含BIOS擴充程式(即Option ROM),為BIOS提供附加的功能。在BIOS啟動作業系統前,Option ROM被BIOS執行。部分內建於主板的裝置(如板載RAID),其Option ROM可能包含在主機板BIOS中。Option ROM通過 BIOS啟動規範 ( 英语 : BIOS Boot Specification ) 擴充BIOS的啟動功能。
系統在加電自檢(POST)階段,尋找並執行Option ROM。Option ROM通過 BIOS中斷呼叫 對硬體進行測試、初始化,並顯示診斷資訊或顯示設定畫面。
目前全球只有四家獨立BIOS供應商(IBV),曾經的 Award Software ( 英语 : Award Software ) 與 General Software ( 英语 : General Software ) 、Microid均被 凤凰科技 收購, SystemSoft ( 英语 : Systemsoft ) 被 Insyde Software 收購。
Phoenix Technologies ( 英语 : Phoenix Technologies ) , 美國 鳳凰科技 。
American Megatrends , 美國 安邁科技 ,目前為全球最大的BIOS供應商。之前被鳳凰科技超過。
Insyde Software , 台灣 系微 公司。
Byosoft ,新興廠商, 中國大陸 的 百敖軟體 公司。
英特尔 於 2000年 開發出 可扩展固件接口 (Extensible Firmware Interface),隨後,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被更名為UEFI,且由UEFI論壇制定新的 UEFI 規範。
現UEFI正在取代傳統BIOS,且Intel已經於2020年棄用傳統BIOS介面,屆時Intel產品不再支援基於16位 真實模式 的UEFI CSM(UEFI相容性支援模組) [ 8 ] 。
American Megatrends
SMBIOS ( 英语 : SMBIOS )
Option ROM ( 英语 : Option ROM )
VESA BIOS Extensions
Basic Input Output System ( 页面存档备份 ,存于 互联网档案馆 )
OpenBIOS ( 页面存档备份 ,存于 互联网档案馆 )
SPI Flash Solutions for BIOS updates
^ From bootloader to kernel · Linux Inside . 0xax.gitbooks.io. [ 2020-09-18 ] . (原始内容 存档 于2020-08-06).
^ KB4100347: Intel microcode updates . support.microsoft.com. [ 2020-09-20 ] . (原始内容 存档 于2020-09-08).
^ Microcode - Debian Wiki . wiki.debian.org. [ 2020-09-19 ] . (原始内容 存档 于2020-06-20).
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^ What is ACPI (Advanced Configuration and Power Interface)? - Definition from WhatIs.com . SearchWindowsServer. [ 2020-09-18 ] . (原始内容 存档 于2019-05-15) (英语) .
^ Changing hardware abstraction layer in Windows 2000 / XP – Smallvoid.com . [ 2020-09-18 ] . (原始内容 存档 于2020-02-11) (美国英语) .
^ What is ACPI? . www.spo-comm.de. [ 2020-09-18 ] .
^ 存档副本 (PDF) . [ 2019-03-17 ] . (原始内容 存档 (PDF) 于2019-02-01).
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