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主板BIOS介绍.ppt

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BIOS Introduction,Willess 2007/10/30,目录,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 BIOS program组成 BIOS的启动过程 BIOS的工作原理 BIOS的技术,一.硬件系统组成,1.硬件系统由五大部件组成,2.MB architecture,3.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,二.BIOS概念,1.BIOS 定义 BIOS:Basic Input & Output System, 它是硬件与软件的桥梁.BIOS是firmware program, 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BIOS program,硬件指BIOS ROM芯片. BIOS按program分:AMI:afudos /ixx.xxx /pbcnAWARD:awardflash xx.xxx /py/sn/cc/cd BIOS按ROM分:PROM,EPROM,Master RROM,EEPROM,Flash ROM BIOS按ROM厂家分:winbond(華邦),SST,Intel,ST,ATMEL,PMC,二.BIOS概念,三.Bios & COMS比较,1.区别 a.BIOS为ROM,而CMOS为RAM b.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.,三. Bios & COMS比较,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. CMOS RAM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,四.BIOS使用协议,1.LPC LPC Bus:Low Pin Count 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.,四. BIOS使用协议,2.SPI SPI :Serial Peripheral Interface 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.,四. BIOS使用协议,3.FWH FWH:Firmware Hub, is a key component of the Intel Accelerated Hub Architecture. Able to contain both the system BIOS and integrated graphics/video BIOS on one component. The FirmWare Hub connects directly to the I/O Controller Hub (ICH) without requiring an ISA bus.,五.BIOS功能与作用,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Windows OS,都是由它引导启动的.,五.BIOS功能与作用,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 ROM BIOS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。,五.BIOS功能与作用,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。,六.BIOS Program组成,BootBlock ESCD DMI BootExtend Main Block,六.BIOS Program组成,1. BootBlock Boot Block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Boot Block块。刷新过程中途停止或断电,我们可用Boot Block来恢复BIOS。Bootblock仅仅开启M/K(ps2),VGA,floppy,CD-ROM(IDE)基本信息.,六.BIOS Program组成,2.BootExt BIOS的memory size code 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memory size code 放在區段BootExt.當BIOS使用哪一個memory size code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memory code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boot BLOCK內的safe mode memory code來開機。PS:受code size的限制,safe mode memory code 很精簡,六.BIOS Program组成,3.ESCD ESCD:Extended System Configuration Data,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update data。(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。,六.BIOS Program组成,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。,六.BIOS Program组成,4.DMIDMI :Desktop Management Interface,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 (System Management BIOS) :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。,六.BIOS Program组成,5.Main Block 使用Cbrom.exe工具可以打开Award BIOS文件(xxx.bin),打开后里面内容为:,六.BIOS Program组成,System BIOS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。 ACPI table:,六.BIOS Program组成,ACPI : Advanced Configuration and Power Interface Performance:Enable all computer systems to implement motherboard configuration and power management functions 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: Advanced Power Management, 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,七.BIOS的启动过程,2.BIOS的启动步骤,七.BIOS的启动过程,3.Shadow Ram 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“Shadow RAM”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)。,七.BIOS的启动过程,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BIOS Flash ROM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。,八.BIOS的工作原理,1.SPI BIOS线路,八.BIOS的工作原理,2.工作原理 FLASH ROM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BIOS program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The Program Files Part Number doesn‘t match with your system;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。,八.BIOS的工作原理,3.Clear CMOS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)Clear CMOS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,九.BIOS技术,双BIOS BIOS 的修复 Windows下刷BIOS,九.BIOS技术,双BIOS 如果在主板上设计两个BIOS芯片,当一个BIOS被破坏时启用另一个BIOS,系统也可以正常工作,不会造成损失,这正是双BIOS技术的出发点。 主板BIOS损坏,以前常用的方法是采用危险的“热插拔”或送回主板厂家维修,费工费力。这给技嘉公司带来了灵感,首创了Dual BIOS技术。 所谓Dual BIOS 技术,实际上就是在主板上有两个BIOS芯片,一个是主,一个是备用。当主芯片Program发生问题时,可以直接用备用芯片启动也可以用备用BIOS恢复主BIOS。,九.BIOS技术,BIOS 的修复1.使用Floppy(34pin)或DVD(IDE)的启动盘启动后重刷BIOS.此时必须BootBlock正常无损.2.使用可启动的SPI或LPC BIOS小卡引导后,热插拔回原先BIOS,重新刷回BIOS.此时BootBlock损坏,但本身BIOS ROM正常.3.直接焊接更换BIOS ROM.BIOS芯片已经损坏.,九.BIOS技术,Windows下刷BIOS 一般情况下,刷新主板BIOS都要在纯DOS状态之下。而且又要制作系统启动盘,又要设置系统引导顺序等,这可能使一些对DOS不熟识的朋友感到头痛。 技嘉公司开发了一种能在WINDOWS状态下刷新BIOS(在线更新)的软件,令技嘉主板用户刷新BIOS并可以在线升级BIOS. 它与在DOS下刷BIOS从结果来看本质上没区别,因为BIOS文件是很原始的基础文件,不要说不刷全,就是少刷一个字节都会报错。但从过程会有区别,WIN下出问题的可能性概率上大于DOS,但Windows下操作简单方便.,
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