《bios简介与演进》由会员分享，可在线阅读，更多相关《bios简介与演进（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Inventec Confidential Page 1內 容 綱 要 lBIOS 之由來lBIOS 之演進Inventec Confidential Page 2BIOS的由來 什麼是BIOS? 為什麼有BIOS? BIOS有什麼功能?PC發展:世上第一款普及且最成功的微電腦是蘋果公司於1977年發表的Apple II個人電腦， Apple II本來運作時只有一開機ROM裡內建的BASIC程式語言直 譯器可用，後來才隨著軟碟機的加入而有AppleDOS作業系統。 有鑑於Apple II的成功， IBM公司試圖在以Apple 和Tandy為主的家用電腦的 市場立足。此前IBM傳統的設計過程就已
2、經證明無法用來設計廉價的微型計算 機（比如很失敗的IBM 5100），因此IBM決定破例設置一個特別小組。這個小 組被授命繞過公司的流程規則來快速地提供一個市場產品，這個項目的代號 叫做象棋項目（Project Chess）。這個在唐埃斯特利奇領導下的12人 小組為了達到這個目的，他們首先決定使用現成的、不同原始設備製造商的 元件。這個做法與IBM過去始終研製自己的元件的做法相反。其次他們決定使 用開放結構，這樣其它生產商可以生產和出售兼容的元件和軟體。用了約一 年的時間研製，終於于1981年8月12日推出IBM PC兼容機硬體平台的原型和前 身，其模型號碼為5150的IBM PC ，並立刻造
3、成轟動。 IBM PC 面世的同時， IBM還出售其IBM PC技術參考資料，這份資料中就包括一段ROM BIOS原 始碼。這也使BIOS 這個名詞逐漸廣為人所知並揭開了神秘的面紗！青出於藍而勝於藍(PC兼容機) 隨後其它生產商很快就逆向分析了BIOS的程序與IBM PC技術參考資料 ， 發展了其自己的、不侵犯版權的拷貝。1982年6月哥倫比亞數據產品公司（ Columbia Data Products）推出了第一台IBM PC兼容機。1982年11月康柏電 腦宣布發展出第一台IBM PC兼容的攜帶型電腦Compaq Portable（1983年3月 出產）價格是3590美元。此攜帶型電腦為如
4、今筆記型電腦的原型之一了。克 隆機的出現不僅帶動整個PC機的產業， 同時也帶起了獨立BIOS供應商如 Phoenix Award AMI Insyde General Software 等!Inventec Confidential Page 3什麼是BIOS?全名為基本輸出輸入系統 Basic Input Output System,這個字眼 是第一次由 CP/M 作業系統中出現，描述在開機階段載入 CP/M 與硬體直接溝 通的部份。是含在作業系統軟體中的。而IBM PC則將其燒錄在硬體系統的一個 ROM上，最為最基本的初始軟體程式碼,其40KB的ROM中8KB是加電自檢(POST)和 中斷
5、服務程式(ISR)，其它32KB是BASIC程序。假如沒有DOS啟動盤的話ROM中的 BASIC解釋器就是用戶界面。在PC啟動的過程中，BIOS擔負著初始化硬體，檢測 硬體功能，以及引導作業系統的責任。同時還提供一套運行時的服務程式給作 業系統及應用程式使用。由於BIOS程式存放於一個斷電後內容不會丟失的唯讀 記憶體中；系統過電或被重置 (reset) 時，處理器第一條指令的位址會被定位 到 BIOS 的記憶體中，讓初始化程式開始執行。 主要的功能為： 開機自我測試：檢查中央處理器 (CPU) 及各控制器之狀態是否正常。 初始化動作：針對記憶體、主機板晶片組、顯示卡及週邊裝置做初始化動作。 紀
6、錄系統設定值：提供各元件的基本設定，如顯示器、鍵盤、處理器、記憶體 等等。 載入作業系統：從儲存裝置中載入作業系統到隨機存取記憶體。 提供常駐程式庫：提供作業系統或應用程式呼叫的中斷常駐程式，如INT 10H等 。 BIOS 可以被視為專門與硬體溝通的微型作業系統，通常是使用針對相容 CPU 的組合語言(Assembly)寫成的。雖然 BIOS 的名稱是字母縮寫，但他也可能扮 演的是希臘文字 (bios) “生命”。Inventec Confidential Page 4Why BIOS?Why BIOS?=BIOS =BIOS B Basicasic I Input nput OOutput
7、 utput S SystemystemInput DeviceOutput DeviceCPUSoftwareSoftwareKBDMouseVideoPrinterSupport LogicIRQIRQ DMADMA BUSBUS PowerPower ClockClockMemoryMemoryInventec Confidential Page 5IRQ XXIRQ XXINT XXINT XXInit,ConfigInit,Config DiagDiagKernelKernelDOSDOSShellShellPWR,CLKDriverDriverInventec Confidenti
8、al Page 6Purpose Of BIOSPurpose Of BIOS DeviceDevicePowerPowerClockClockIRQxxIRQxxDMAxxDMAxxAddressingAddressingRegisterRegisterISR ISRDriver DriverPOSTPOSTnPOST模塊的功用主要是初始,診斷,配置系統資源,將整個電腦硬件系統 設置在一個可穩定操作,符合工業標準的準備就緒(Ready)狀態,以便提 OS彈性 運用,去建立一個讓APPs發揮軟件效能的環境.80h,84h,xxh80h,84h,xxhInventec Confidential
9、Page 7CPUCPUNorth BridgeNorth BridgeMini PCIMini PCI NICNICVideoVideoAudioAudio13941394South BridgeSouth BridgeSuper I/OSuper I/OCDROMCDROMHDHDCardbusCardbusUSBUSBFDDFDDIRIRECECKeyboardKeyboardLPTLPTCommCommPS/2PS/2BatteryBatteryPointingPointing DeviceDevicePCIPCIMemoryMemoryBIOSBIOSI/OI/OPowerPower
10、ClockClockInventec Confidential Page 8BIOS之演進 以IBM PC為代表的PC產業在不斷壯大自身市場的同時,也一直不斷地在軟體和硬體架構上突破創 新,英特爾和微軟兩家原本只是小規模的公司,在得利於PC創始架構的優勢便利下,不僅累積了巨 量的財富,同時也在PC產業中產生巨大的影響力,也因此一個以之為首的WINTEL陣營也因應而生. 在這陣營的主導下,隨著軟硬體速度容量技術的不斷更新進步,PC規格架構也發生幾次翻天覆地的 改變,BIOS作為架構中的一分子也隨之演進! BIOS 幾個改變BIOSBIOSPOSTPOSTInit,Config,DiagInit,
11、Config,DiagInterrupt Service Routine(ISR)Interrupt Service Routine(ISR) Hardware IRQxxHardware IRQxx Software INTxx (Only for DOS)Software INTxx (Only for DOS)PnP and PCIPnP and PCI PnP NodePnP Node PnP API PnP API (Win95&PCI Bus)(Win95&PCI Bus)Power PowerManagement Management(NoteBook PC) (NoteBook
12、 PC)ACPI ACPI (WindowsXP)(WindowsXP)Inventec Confidential Page 9CPU DOS , Windows and HWlIntel CPU 運作模式- 真實模式(Real Mode)單線單工 保護模式(Protected Mode)多線多工 虛擬86模式(Virtual 86 Mode)多工的真實模式 - 每當一App/Process生成,CPU就為此A/P摩 擬一個真實模式的執行環境,並允許CPU在多個摩擬真實 模式環境間切換.RealProtected 32 bitsVirtual 86 16 bitsDOS 8/16 bitsWi
13、ndows 16/32 bits For Dos/BIOS, Real Mode AppsInventec Confidential Page 10HardwareInventec Confidential Page 11HardwareBIOS ISR (8/16)Shell(Client)Kernel(Server)APIDOS Driver (8/16)使用者與OS核心層的介面Memory管理 Apps/Process管理 Security . . I/OI/O管理管理95/98 VxD Driver (16/32)Windows NT 2000 later Driver (32)Inv
14、entec Confidential Page 12BIOS ISRDOS & BIOS ISRInventec Confidential Page 13BIOS ISRWDM DriverPnPPMInventec Confidential Page 14lPOST模塊的功用主要是初始,診斷,配置系統 資源,將整個電腦硬件系統設置在一個可穩定 操作,符合工業標準的準備就緒(Ready)狀態, 以便提供OS彈性運用,去建立一個讓APPs發揮 軟件效能的環境.lPOST與硬件有關,如何針對不同供應商所生產 的芯片,和不同主板硬件線路設計的差異,做 適當的調適與修正,是POST模塊編碼的主要依 據
15、.lISR將硬件的實際操控與軟件層隔離,使軟件 能有較好的移植性.lISR雖然內建於BIOS中,但是是屬於OS核心軟 件的一部分.Purpose Of POST & ISR Inventec Confidential Page 15Device DevicePowerPowerClockClockSouth Bridge South BridgePower Management (PM) For NotebookPower Management (PM) For NotebookPCI BusPCI BusPM HWPM HWRegistersRegisters BIOSBIOS PMPMEv
16、entEventOS OSAPMAPMDriverDriverACPIACPIMonitorMonitorAPM 的缺點 1.沒有統一的標準 2.節能效率不佳問題多 3.研發時間長增加成本ACPI的優點 1.具有統一的標準與介面 2.利用OS/Driver 來完成節能更有效率 3.大大縮短開發時間Inventec Confidential Page 16PCI DeviceDecode LogicRegisterPnP & PCI(即插即用)CPUISA DeviceDecode LogicISA BusHW Fixed或只 能部分修改PCI BusVIDDIDCID資源欄Inventec Confidential Page 17ISA設備設備無法辨識.固定式資源分配,一 旦硬件線路佈線完成,無法在更改. 或是只能做部分修改.屬非PNP設備 需建NODE並提供修
