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1、主板 BIOS 工作原理讲到BIOS的工作原理，我们先来介绍一下BIOS系统的两类载体：EPROM和EEPROM的相关知识。 EPROM-可擦除可编程只读存储器，从外观上可以看见，在芯片的中央有一个透明的小窗口，紫外线光 即是通过这个小窗口将芯片上保存的信息擦除掉的，因为在日光和荧光中都含有紫外线，因此，我们通 常用一块不透明的标签将已保存了信息的EPROM芯片的紫外线窗口封住。当然，写入EPROM芯片时， 我们首先必须先用紫外线擦除器将EPROM中的信息清除掉，使它变为空的芯片后才能进行写操作，应 该说明的是这里 空芯片 的 空 并非我们通常意义上的 空白 ，而是此时芯片内部变为全1 信息，
2、因 此，芯片的写入原理实际上是将指定位置上的1 改为0 。到这里，有的朋友一定想问：既然日光和荧光 均含有紫外线，为什么我们不让EPROM芯片在这些光线下暴露一段时间来擦除呢？要知道，完全擦除 一块EPROM中的内容，在日光下至少要一周，在室内荧光下至少要三年了！而且随着芯片容量的增 大，时间也得相应拉长。EEPROM是电可擦除可编程只读存储器。在平常情况下，EEPROM与EPROM 一样是只读的，需要写入时，在指定的引脚加上一个高电压即可写入或擦除，而且其擦除的速度极快！ 通常EEPROM芯片又分为串行EEPROM和并行EEPROM两种，串行EEPROM在读写时数据的输入/ 输出是通过2线、
3、3线、4线或SPI总线等接口方式进行的，而并行EEPROM的数据输入/输出则是通过 并行总线进行的。另外还有一种EEPROM即是我们现在主板上常见到的FLASH ROM-闪速存储器，其 读写速度更快，更可靠，而且可以用单电压进行读写和编程，为便携式设备的在线操作提供了极大的便 利，也因此广泛应用在计算机主板上。通常，486以及486档次以下电脑的BIOS芯片基本上均是EPROM芯片，而586以及PH、P皿档次的 BIOS芯片基本上均是EEPROM。另外我们也可以从BIOS芯片上的型号来识别：像27C010、27C512等 以27 打头的芯片均是 EPROM，而 28C010、29C010、29
4、C020、29C040 等，均为 EEPROM，其中 28C0 10 是 128KX8,即 1M 比特并行 EEPROM，29C010 是 128Kx8 （1M 比特）、29C020 是 256Kx8 （2M 比 特）、29C040是512Kx8 （4M比特）的FLASH ROM。串行EEPROM在计算机主板上较少见，而提供 这些芯片的厂家多为MX、WINBOND、ATMEL等厂家。应注意的是：不同厂家生产的芯片命名方式不 同。以上介绍的芯片是以ATMEL公司的产品为例。下面我们以当前最常见的AT29C020为例，介绍一下BIOS的工作原理和程序的烧录过程。AT29C020是ATMEL公司生产
5、的256Kx8的FLASH ROM芯片，采用单5V供电，由于AT29C020的 容量为256Kx8，所以需要18根地址线来寻址，也即图中A0A17，而其输出是8位并行输出，需要8 位双向数据线，即图中DOD7，另外图中还有几个用于控制芯片工作状态的引脚。we引脚是控制芯片 写入的使能端， oe 引脚是控制芯片输出数据的使能端，这两个引脚控制芯片在选中后的工作状态， ce 引脚为芯片的片选端。当处理器需要对该芯片进行读写操作时，首先必须选中该芯片，即在ce端送出低 电平，然后，再根据是读指令还是写指令，而将相应的we引脚或oe引脚拉至低电平，同时处理器要 通过A0A17地址线送出待读取或写入芯片
6、指定的存储单元的地址，AT29C020芯片就将该存储单元中 的数据读出到数据线DOD7上或者将数据线DOD7上的数据写入到指定的存储单元中，从而就完成了 一次读或写操作。当上电后，计算机即从BIOS芯片中读取出指令代码进行系统硬件的自检（含BIOS程序完整性检验、 RAM可读写性检验、进行CPU、DMA控制器等部件测试）。对PnP设备进行检测和确认，然后依次从 各个PnP部件上读出相应部件正常工作所需的系统资源数据等配置信息。BIOS中的PnP模块试图建立不 冲突的资源分配表，使得所有的部件都能正常地工作。配置完成之后，系统要将所有的配置数据即 ESCD -Extended System Co
7、nfig Data写入BIOS中，这就是为什么我们在开机时看到主机启动进入Windows前 出现一系列检测：配置内存、硬盘、光驱、声卡等，而后出现的UPDATE ESCD.SUCCESSED 等提示信 息。所有这些检测完成后，BIOS将系统控制权移交给系统的引导模块，由它完成操作系统的装入。CMOS 工作原理 什么是 CMOS-IC？金属-氧化物-半导体(Metal-Oxide-Semiconductor)结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N 型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的 互补型 MOS 集成电路即为 CMOS-I
8、C( Complementary MOS Integrated Circuit)。CMOS 集成电路的性能特点-微功耗一CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。 高噪声容限一CMOS电路的噪声容限一般在40%电源电压以上。宽工作电压范围一CMOS电路的电源电压一般为1.518伏。高逻辑摆幅一CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电为VDD,逻辑“0”为VSS。 高输入阻抗-CMOS电路的输入阻抗大于108Q,般可达1010Q。高扇出能力-CMOS电路的扇出能力大于50。低输入电容-CMOS电路的输入电容一般不大于5PF。宽工作温度范围一陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为-55 0C
9、 125 0C；塑封的 CMOS 电路为-40 0C 85 0C。为什么 CMOS 电路的直流功耗几近于零？讲到BIOS的工作原理，我们先来介绍一下BIOS系统的两类载体：EPROM和EEPROM的相关知识。 EPROM-可擦除可编程只读存储器,从外观上可以看见,在芯片的中央有一个透明的小窗口,紫外线光 即是通过这个小窗口将芯片上保存的信息擦除掉的，因为在日光和荧光中都含有紫外线，因此，我们通 常用一块不透明的标签将已保存了信息的EPROM芯片的紫外线窗口封住。当然，写入EPROM芯片时， 我们首先必须先用紫外线擦除器将EPROM中的信息清除掉，使它变为空的芯片后才能进行写操作，应 该说明的是
10、这里“空芯片”的“空”并非我们通常意义上的“空白”，而是此时芯片内部变为全“1”信息，因 此，芯片的写入原理实际上是将指定位置上的“1”改为“0”。到这里，有的朋友一定想问：既然日光和荧光 均含有紫外线，为什么我们不让EPROM芯片在这些光线下暴露一段时间来擦除呢？要知道，完全擦除 一块EPROM中的内容，在日光下至少要一周，在室内荧光下至少要三年了！而且随着芯片容量的增 大，时间也得相应拉长。EEPROM是电可擦除可编程只读存储器。在平常情况下，EEPROM与EPROM 一样是只读的，需要写入时，在指定的引脚加上一个高电压即可写入或擦除，而且其擦除的速度极快！ 通常EEPROM芯片又分为串行
11、EEPROM和并行EEPROM两种，串行EEPROM在读写时数据的输入/ 输出是通过2线、3线、4线或SPI总线等接口方式进行的，而并行EEPROM的数据输入/输出则是通过 并行总线进行的。另外还有一种EEPROM即是我们现在主板上常见到的FLASH ROM-闪速存储器，其 读写速度更快，更可靠，而且可以用单电压进行读写和编程，为便携式设备的在线操作提供了极大的便 利，也因此广泛应用在计算机主板上。通常，486以及486档次以下电脑的BIOS芯片基本上均是EPROM芯片，而586以及PH、P皿档次的 BIOS芯片基本上均是EEPROM。另外我们也可以从BIOS芯片上的型号来识别：像27C010
12、、27C512等 以“27”打头的芯片均是 EPROM，而 28C010、29C010、29C020、29C040 等，均为 EEPROM，其中 28C0 10 是 128KX8,即 1M 比特并行 EEPROM，29C010 是 128Kx8 （1M 比特）、29C020 是 256Kx8 （2M 比 特）、29C040是512Kx8 （4M比特）的FLASH ROM。串行EEPROM在计算机主板上较少见，而提供 这些芯片的厂家多为MX、WINBOND、ATMEL等厂家。应注意的是：不同厂家生产的芯片命名方式不 同。以上介绍的芯片是以ATMEL公司的产品为例。下面我们以当前最常见的AT29C
13、020为例，介绍一下BIOS的工作原理和程序的烧录过程。AT29C020是ATMEL公司生产的256Kx8的FLASH ROM芯片，采用单5V供电，由于AT29C020的 容量为256Kx8,所以需要18根地址线来寻址，也即图中A0A17，而其输出是8位并行输出，需要8 位双向数据线，即图中DOD7,另外图中还有几个用于控制芯片工作状态的引脚。we”引脚是控制芯片 写入的使能端，oe”引脚是控制芯片输出数据的使能端，这两个引脚控制芯片在选中后的工作状态，ce” 引脚为芯片的片选端。当处理器需要对该芯片进行读写操作时，首先必须选中该芯片，即在ce”端送出低 电平，然后，再根据是读指令还是写指令，
14、而将相应的we”引脚或oe”引脚拉至低电平，同时处理器要 通过A0A17地址线送出待读取或写入芯片指定的存储单元的地址，AT29C020芯片就将该存储单元中 的数据读出到数据线D0D7上或者将数据线D0D7上的数据写入到指定的存储单元中，从而就完成了 一次读或写操作。当上电后，计算机即从BIOS芯片中读取出指令代码进行系统硬件的自检（含BIOS程序完整性检验、 RAM可读写性检验、进行CPU、DMA控制器等部件测试）。对PnP设备进行检测和确认，然后依次从 各个PnP部件上读出相应部件正常工作所需的系统资源数据等配置信息。BIOS中的PnP模块试图建立不 冲突的资源分配表，使得所有的部件都能正
15、常地工作。配置完成之后，系统要将所有的配置数据即 ESCD -Extended System Config Data写入BIOS中，这就是为什么我们在开机时看到主机启动进入Windows前 出现一系列检测：配置内存、硬盘、光驱、声卡等，而后出现的UPDATE ESCD.SUCCESSED”等提示信 息。所有这些检测完成后，BIOS将系统控制权移交给系统的引导模块，由它完成操作系统的装入。CMOS 工作原理什么是 CMOS-IC？金属-氧化物-半导体（Metal-Oxide-Semiconductor）结构的晶体管简称MOS晶体管，有P型MOS管和N 型MOS管之分。由MOS管构成的集成电路称为
16、MOS集成电路，而由PMOS管和NMOS管共同构成的 互补型 MOS 集成电路即为 CMOS-IC（ Complementary MOS Integrated Circuit）。CMOS 集成电路的性能特点微功耗一CMOS电路的单门静态功耗在毫微瓦（nw）数量级。 高噪声容限一CMOS电路的噪声容限一般在40%电源电压以上。 宽工作电压范围一CMOS电路的电源电压一般为1.518伏。 高逻辑摆幅一CMOS电路输出高、低电平的幅度达到全电为VDD,逻辑0”为VSS。 高输入阻抗-CMOS电路的输入阻抗大于108Q,般可达1010Q。高扇出能力-CMOS电路的扇出能力大于50。低输入电容-CMOS电路的输入电容一般不大于5PF。宽工作温度范围一陶瓷封装的CMOS电路工作温度范围为-55 0C 125 0C；塑封的 CMOS 电路为-40 0C 85 0C。为什么CMOS电路的直流功耗几近
