《BIOS简介与演进》PPT课件.ppt

內容綱要,BIOS之由來BIOS之演進,BIOS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AppleII個人電腦，AppleII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AppleII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經證明無法用來設計廉價的微型計算機（比如很失敗的IBM5100），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（ProjectChess）。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IBMPC兼容機硬體平台的原型和前身，其模型號碼為5150的IBMPC，並立刻造成轟動。IBMPC面世的同時，IBM還出售其IBMPC技術參考資料，這份資料中就包括一段ROMBIOS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IBMPC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（ColumbiaDataProducts）推出了第一台IBMPC兼容機。1982年11月康柏電腦宣布發展出第一台IBMPC兼容的攜帶型電腦CompaqPortable（1983年3月出產）價格是3590美元。此攜帶型電腦為如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PhoenixAwardAMIInsydeGeneralSoftware等!,什麼是BIOS?全名為基本輸出輸入系統BasicInputOutputSystem,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IBMPC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INT10H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”。,WhyBIOS?,=BIOSBasicInputOutputSystem,InputDevice,OutputDevice,CPU,Software,KBD,Mouse,Video,Printer,SupportLogic,IRQDMABUSPowerClock,Memory,CPU,ISABus,KBD,FDD,Memory,Video,LPT,COM,POST,ISR,IRQXXINTXX,PurposeOfBIOS,Device,Power,Clock,IRQxx,DMAxx,Addressing,Register,ISR,Driver,POST,POST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,xxh,CPU,NorthBridge,MiniPCINIC,Video,Audio,1394,SouthBridge,SuperI/O,CDROM,HD,Cardbus,USB,FDD,IR,EC,Keyboard,LPT,Comm,PS/2,Battery,PointingDevice,PCI,Memory,BIOS,I/O,Power,Clock,BIOS之演進以IBMPC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,BIOS,POSTInit,Config,Diag,InterruptServiceRoutine(ISR)HardwareIRQxxSoftwareINTxx(OnlyforDOS),PnPandPCIPnPNodePnPAPI(Win95&PCIBus),PowerManagement(NoteBookPC),ACPI(WindowsXP),CPUDOS,WindowsandHW,IntelCPU運作模式-真實模式(RealMode)單線單工保護模式(ProtectedMode)多線多工虛擬86模式(Virtual86Mode)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.,Hardware,Hardware,BIOSISR(8/16),Shell(Client),Kernel(Server),API,使用者與OS核心層的介面,Memory管理Apps/Process管理Security.I/O管理,WindowsNT2000laterDriver(32),BIOSISR,DOS&BIOSISR,BIOSISR,PnP,PM,POST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.POST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.ISR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.ISR雖然內建於BIOS中,但是是屬於OS核心軟件的一部分.,PurposeOfPOST&ISR,Device,Power,Clock,SouthBridge,PowerManagement(PM)ForNotebook,PCIBus,PMHW,Registers,BIOSPM,Event,OS,APM,Driver,ACPI,Monitor,APM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,PnP&PCI(即插即用),CPU,ISADevice,DecodeLogic,ISABus,HWFixed或只能部分修改,PCIBus,資源欄,ISA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並提供修改程序.,PCI設備屬於PNP設備佔用資源可透過軟件手段更改,並能提供設備辨識資訊.所以無須建NODE.,POST,ISADeviceA,ISADeviceB,PnP,PnPIDAMem.I/OIRQ.DMA.,PnPIDBMem.I/OIRQ.DMA.,Non-PnPDevice,PnPAPI,NodeA,NodeB,OSBoot/Install,Power-On,POST,Drivers/Libs,PnPOSLoading/Install,隨著ISA設備的逐漸淘汰,PnP/PCI最終也併入ACPI,ACPI(AdvancedConfiguration&PMInterface)一種描述式語言的介面,結語:BIOS架構隨著PC產業的發展歷經了由簡單變複雜,又由複雜回到簡單的歷程.但在這中間無不扮演著重要的角色,已成為PC產業不可或缺的一環.然而也正是如此,BIOS的框架的優劣,也往往成為PC研發向前邁進的障礙.多年來隨著硬體/作業系統的不斷演進,雖然B