什么是BIOS？

引言

基本输入/输出系统 (BIOS)，结合了硬件和软件，是计算机系统的重要组成部分。尽管现代操作系统和应用程序越来越易于使用，但 BIOS 仍然是许多用户眼中的一个谜。

理解 BIOS 是什么以及它是如何工作的，无论是技术爱好者还是普通用户，都能帮助解决问题并优化他们的系统。本文将介绍 BIOS、它的功能以及它在启动计算机中的作用。

BIOS

BIOS 是一个程序，代表基本输入/输出系统，它存储在非易失性内存中，如 ROM（只读存储器）或 闪存，这允许您在最基本的级别上设置和访问您的计算机系统。尽管大多数人不需要接触计算机上的 BIOS，但了解 BIOS 的含义会更好。

它位于主板上，是 Windows 计算机上的预装程序，在计算机通电时执行。在加载操作系统之前，CPU 会访问基本输入/输出系统 (BIOS)。然后，BIOS 的下一个功能是检查所有硬件连接并检测您的所有设备。

用户可以通过下面讨论的 BIOS 用户界面执行不同的功能

• 用户可以执行硬件配置
• 他们可以选择启动驱动器
• 他们可以设置系统时钟
• BIOS 允许用户启用和禁用某些系统组件
• 为了实现 BIOS 用户界面的功能，它提供设置密码提示以进行安全访问

BIOS 的功能

BIOS 有很多功能，其中一些如下

• 每个 BIOS 实现都是为特定 主板型号或计算机类型特别制造的。
• 为了在不移除主板芯片的情况下进行重写，BIOS 固件现在存储在闪存中，而不是最初存储的 ROM 内存中。
• 统一可扩展固件接口，或 UEFI，是最新一代的 BIOS。

BIOS 组件

BIOS（基本输入/输出系统）是存储在主板上一个小芯片上的固件。以下是 BIOS 的主要组件

BIOS 设置实用程序：此界面允许用户更改系统硬件配置。在系统启动期间，您可以通过按特定键（通常是 Delete、F2 或 Esc）来访问它。用户可以更改启动顺序、CPU 设置、内存时序和集成外设等配置。 

固件接口：BIOS 的主要作用是充当硬件和操作系统之间的桥梁。它通过内置代码与不同设备通信，使操作系统无需直接处理硬件即可访问硬件资源。 

互补金属氧化物半导体 (CMOS) 内存：存储 BIOS 设置的内存称为互补金属氧化物半导体 (CMOS) 内存。与易失性主系统 RAM 不同，CMOS 即使在设备关闭时也能存储其数据。此内存由主板上的一个小电池供电，以防止数据丢失。通常，此内存包含有关系统时间、硬件配置的数据。

驱动程序：BIOS 包括连接键盘、显示器和其他基本外围设备所需的最低限度的驱动程序。在加载操作系统之前，请确保输入/输出操作所需的驱动程序可以开始。

BIOS 的类型

1) 旧版 BIOS：经典 BIOS，也称为旧版 BIOS，由于构建在 16 位环境中，因此在寻址大于 4 GB 的内存方面能力有限。尽管旧版 BIOS 界面简单，但它不支持 UEFI（统一可扩展固件接口）等现代硬件技术。

2) UEFI BIOS：随着计算技术的进步，旧版 BIOS 被淘汰。因此，UEFI 是一个现代 BIOS 替代品，它修复了其许多问题，并且是创建的。UEFI 支持更大的硬盘驱动器，还具有图形用户界面、改进的安全功能以及受保护的 32 位或 64 位操作。

UEFI 提供了更好的硬件兼容性、更快的启动速度以及从大于 2 TB 的驱动器启动的能力。此外，它还具有安全启动功能，通过保护系统免受未经授权的软件侵害来提高整体安全性。

3) Core Boot：Core Boot 是一个开源 BIOS 实现，旨在提供比专有 BIOS 固件更灵活、更轻量级的替代方案。它专注于快速启动和模块化，使系统开发人员能够创建高度定制的固件选项。

4) Free DOS 和其他替代方案：与传统的 BIOS 不同，FreeDOS 等替代 BIOS 实现（一种免费的 DOS 兼容操作系统）可以为特定的用例提供不同的功能。

BIOS 在启动过程中的作用

BIOS 在准备硬件和加载操作系统方面在启动计算机中起着关键作用。

• 通电顺序：通电后，CPU 开始从指定的内存地址执行命令。此地址指向 BIOS 固件。
• POST 阶段：在此阶段，BIOS 执行 POST 以验证所有必需的硬件组件是否正常工作。在此阶段发现的任何问题都可能通过错误消息或声音蜂鸣声代码向用户发出硬件问题的警报。
• 定位启动设备：成功执行 POST 后，BIOS 会根据用户指定的配置设置搜索合适的启动设备。硬盘驱动器、SSD、USB 驱动器和网络启动选项都属于此类。
• 操作系统引导：确定合适的启动设备后，BIOS 会通过读取引导扇区来定位引导加载程序，然后执行它。最终由引导加载程序将操作系统内核加载到内存中，引导加载程序将控制权从 BIOS 转移到操作系统。 

BIOS 中包含什么？

BIOS 软件包含了加载基本计算机硬件的指令。它还包含一个称为 POST（加电自检）的测试。POST 通过验证计算机是否满足要求来帮助计算机正确启动。如果 POST 测试在测试期间失败，您的计算机将发出各种形式的蜂鸣声。

BIOS 的功能

BIOS 包含加载硬件所需的各种指令，并且负责加载操作系统。以下讨论了基本输入/输出系统 (BIOS) 的主要功能

• BIOS 加电自检 (POST)：这是一个内置诊断程序，可确保计算机硬件的正常运行。它在系统中验证计算机是否满足必要的部件和功能。POST 高效地完成了此功能。它确保计算机在启动时成功加载任务，例如内存的使用、键盘和其他部件。如果 POST 测试在测试期间失败，计算机将提供一系列蜂鸣声来显示错误类型，并且在 POST 测试完全通过后系统将继续启动。
  自我测试通过后，基本指令加载完毕，计算机便开始从系统中连接的某个驱动器加载操作系统。
• 引导加载程序：POST 成功运行后，BIOS 会识别并定位操作系统。BIOS 包含引导加载程序程序，该程序会搜索并启动操作系统引导程序。当 BIOS 检测到其中一个时，它会将访问权限转移给操作系统，这被称为启动。
• BIOS 驱动程序：BIOS 驱动程序存储在非易失性内存中，其主要功能是提供基本的计算机硬件信息。
• BIOS 设置实用程序：这是一种配置软件，也称为 CMOS 设置，允许用户配置硬件设置、设备设置、时间和日期、计算机密码。NVRAM（非易失性内存）用于存储内存设置、磁盘类型和计算机系统信息；这些信息不存储在 BIOS 芯片中。

BIOS 的优点

控制计算机硬件的软件称为基本输入/输出系统或 BIOS。它构成了所有计算机系统的基础，对其功能至关重要。BIOS 的一些优点如下。

• 可以通过 BIOS 配置 CPU、RAM、硬盘和其他外围设备等硬件组件。这使用户能够根据自己的需求调整他们的系统。
• BIOS 还为操作系统提供了一个安全运行的环境。它可以管理系统资源、识别和配置硬件组件，并阻止恶意软件安装或运行。
• BIOS 对于诊断问题和测试硬件组件也很有用。这有助于用户排除故障并解决其系统可能出现的任何问题。
• 用户还可以更改 BIOS 设置，包括设备启动顺序、系统时间和日期以及其他系统参数。因此，用户可以根据自己的需求更轻松地调整他们的系统。
• 更快的启动时间和更快的用户输入响应时间是 BIOS 提高系统性能的另外两种方式。

升级 BIOS

通常，当计算机需要升级到最新硬件时，会发现它不支持最新硬件的所有功能。它需要升级硬件，如更多的内存、更大的硬盘驱动器或新的显卡。升级 BIOS 芯片是解决此问题的一种更简单的方法。通常，要升级系统上的 BIOS，可以在计算机或主板制造商的网站上找到文件和信息。

不幸的是，最重要的是要知道升级 BIOS 可能是一个重大的步骤。如果您要升级 BIOS，最好备份硬盘驱动器上的所有数据。另外，请确保有一个恢复跳线，使您能够恢复原始 BIOS。尽管升级 BIOS 是无忧无虑的，但通过升级 BIOS，系统可能会变得无法使用、损坏或销毁 BIOS 芯片。

BIOS 简史

BIOS（基本输入/输出系统）一词最早出现在 1975 年的 CP/M 操作系统中，由 Gary Kildall 创建。它用于描述 CP/M 的特定于机器的部分，该部分在启动时加载。这些想法被微软的 DOS 在早期版本的 DOS 中采用，这些版本包含了类似的功能。CP/M 中使用的文件与 COM 和 .SYS 文件非常相似。

在 20 世纪 90 年代初，PC 的 BIOS 存储在 PROM 或 ROM 芯片上，这些芯片安装在计算机的主板上。一些公司，如 Phoenix Technologies，逆向工程了 IBM PC 最初专有的 BIOS，从而创建了兼容系统。此外，在 20 世纪 90 年代中期，BIOS 转向存储在计算机的 EEPROM 芯片或闪存驱动器上，以便更新 BIOS，并且随着复杂性需求的增加。如今，一些计算机的 BIOS 大小可能超过 16MB。

IBM 在推出 PS/2 机器时将系统 BIOS 分为实模式和保护模式部分。实模式部分主要负责与现有操作系统（如 DOS）兼容，因此其名称为 CBIOS，而 ABIOS 提供了新接口，尤其适合 OS/2 等多任务操作系统。

如何检查 BIOS 版本？

如果您想检查计算机系统的 BIOS 类型或版本，则需要访问 BIOS 设置。您将在主 BIOS 显示屏上看到 BIOS 版本或类型，例如 Phoenix、Award、AMI 等各种 BIOS 类型。

BIOS 安全

BIOS 安全在某种程度上是网络安全的一个独特组成部分。但是，仍然需要对其进行管理，因为有各种黑客可以在操作系统上运行恶意代码，这可能更具危害性。2017 年，安全公司 Cylance 展示了现代 BIOS 安全漏洞如何在主板的 UEFI 中启用勒索软件程序。其他 PC 也会从 BIOS 漏洞中受益。

BIOS 制造商

最初，BIOS 主要由 IBM 拥有。然而，IBM 的原始版本被 Phoenix Technologies 等其他公司逆向工程，以创建自己的版本。为此，其他公司获得了制造 IBM PC 克隆的许可。此外，他们还可以制造与 BIOS 兼容的非 IBM 计算机。Compaq 就是这样一家公司。如今，有各种主板制造商带有 BIOS 芯片；以下是一些

• 富士康
• AMI
• 惠普 (HP)
• 理光
• 华硕

了解主板制造商非常重要，因为用户有时需要更新他们的 BIOS 和芯片组驱动程序。操作系统通过驱动程序与计算机中的其他设备进行交互。例如，显卡更新到最新版本。更新驱动程序时，补丁可能会导致新的 BIOS 级安全漏洞，或者可以提高计算机性能。

Mac 电脑有 BIOS 吗？

操作系统 (OS) 有 BIOS，这是 Mac 用户的一种误解，因为 Mac 并不使用 EFI。传统上，他们使用 G4 Mac Minis、eMacs、iBooks、iBooks、Dual G5s 和 PowerBooks 的 OpenFirmware 等。如果打开声音，会听到一声清晰的蜂鸣声。

BIOS 故障排除

作为启动过程的关键组件，BIOS 也是排除各种问题的基本工具。以下是一些常见的 BIOS 问题及其解决方法。 

• 系统无法启动：如果您的计算机无法启动，请检查 POST 结果。如果系统发出蜂鸣声或显示错误代码，请参阅主板手册进行诊断。再次检查硬件连接，并确保 BIOS 能够识别驱动器。 
• 意外崩溃：配置错误的 BIOS 设置有时会导致崩溃。重新启动 BIOS，确保设置与硬件的功能相匹配，或恢复默认设置。
• 过热问题：BIOS 会跟踪系统的温度。为了更好地控制加热，您可以在 BIOS 设置中查看温度读数和风扇速度，并根据需要调整控件。
• 外围设备问题：如果连接的外围设备（如网络摄像头或打印机）未被识别，请检查 BIOS 中是否启用了正确的端口和设置。
• 性能和更新：通过定期更新 BIOS，您可以修复稳定性问题并增强与新硬件的兼容性。要安全地执行 BIOS 更新，请确保您遵循主板制造商提供的说明。

常用设置

• 启动顺序：用户可以指定搜索可启动操作系统的设备顺序。这在从 USB 驱动器安装操作系统时尤其有用。
• 硬件配置：BIOS 允许或禁用虚拟化集成外围设备和内存时序更改等硬件组件的支持。
• 安全设置：BIOS 安全选项包括启用安全启动和创建密码以防止未经授权访问 BIOS 配置。
• 加载默认设置：为了进行故障排除，用户可以选择将所有设置恢复到出厂默认值。

常见问题解答 - BIOS

1. 计算机的 BIOS 代表什么？

BIOS 代表基本输入/输出系统。计算机主板上预装的软件负责管理初始启动过程，包括硬件初始化。此外，它还提供了一个用于硬件与计算机操作系统之间通信的接口。

2. BIOS 的主要功能是什么？

基本输入输出系统 (BIOS) 负责从海量存储设备加载引导加载程序、运行 操作系统以及初始化和测试系统的硬件组件。此外，它还提供了一个硬件抽象层，即操作系统与应用程序以及键盘、鼠标、显示屏、打印机等外围设备之间的统一接口。

3. 如何访问我的 BIOS 设置？

要访问 UEFI/BIOS 设置屏幕，通常需要在计算机启动时按下特定的按键组合。但是，不同制造商的按键组合不同，因此，根据您安装的主板类型，您可能需要查阅随附的计算机手册或在线进行一些研究。

4. BIOS 是软件还是硬件？

BIOS 或基本输入/输出系统被称为软件。固件安装在计算机主板上的一个小内存芯片上。

5. 为什么我需要访问 BIOS？

为了进行故障排除、升级或系统定制，您可能需要访问 BIOS 来修改计算机的启动选项、配置新硬件或对系统的设置进行更精细地控制，包括 CPU 时钟速度、内存时序和电源设置。