BIOS是什麼?

基本輸出輸入系統 (Basic Input Output System，BIOS) 是載入在電腦硬件系統上的最基本的軟件程式碼，主要的功能為︰

開機自我測試(Power On Self Test)：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。
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。
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。
BIOS 可以被視為專門與硬件溝通的微型作業系統，通常是使用針對相容 CPU 的組合語言寫成的。(參考CMOS)

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 與硬件直接溝通的部份。(CP/M 機器通常只有ROM裡面的一個簡單開機載入程式) 最早的 DOS 版本有個檔案叫做 "IBMIO.COM" 或是 "IO.SYS"，類似於 CP/M 的磁碟 BIOS。

雖然 BIOS 的名稱是字母縮寫，但他也可能扮演的是希臘文字 βιος(bios) "生命"。


歷史
BIOS技術源於IBM PC/AT機器的流行以及第一臺由康柏公司研製生產的「複製」PC。在PC啟動的過程中，BIOS擔負著初始化硬件，檢測硬件功能，以及引導作業系統的責任。在早期，BIOS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。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。


BIOS 如何啟動電腦
當電腦的電源開啟，BIOS 就會由主機板上的快閃記憶體(flash memory)執行，並將晶片組和記憶體子系統初始化。BIOS 會把自己從快閃記憶體中解壓縮到系統的主記憶體，並且從那邊開始執行。PC 的 BIOS 程式碼也包含診斷功能，以保證某些重要硬件元件，像是鍵盤、磁碟裝置、輸出輸入埠等等，可以正常運作且正確地初始化。幾乎所有的 BIOS 都可以選擇性地執行 CMOS 記憶體的設定程式; 也就是保存 BIOS 會存取的使用者自訂設定資料(時間、日期、硬碟細節，等等)。IBM 技術參考手冊中曾經包含早期 PC 和 AT BIOS 的 80x86 原始碼。

現代的 BIOS 可以讓使用者選擇由哪個裝置啟動電腦，如 光碟機、硬碟、軟碟、USB 隨身碟 等等。這項功能對於安裝作業系統、以 LiveCD 啟動電腦、以及改變電腦找尋開機媒體的順序特別有用。

有些 BIOS 系統允許使用者可以選擇要載入哪個作業系統 (例如從第二顆硬碟載入其他作業系統)，雖然這項功能通常是由第二階段的開機管理程式 (boot loader) 來處理。


BIOS 韌體
由於 BIOS 與硬件系統整合在一起，所以有時候也被稱為韌體。在大約 1990年 BIOS 是保存在 ROM (唯讀記憶體)中而無法被修改。因為 BIOS 的大小和複雜程度隨時間不斷增加，而且硬件的更新速度加快令 BIOS 也必須不斷更新以支援新硬件，於是 BIOS 就改為儲存在 EEPROM 或者快閃記憶體中，讓使用者可以輕易更新 BIOS。然而，不適當的執行或是終止 BIOS 更新可能導致電腦或是裝置無法使用。為了避免 BIOS 損壞，有些新的主機板有備份的 BIOS (「雙 BIOS」主機板)。有些 BIOS 有「啟動區塊」，屬於唯獨記憶體的一部份，一開始就會被執行且無法被更新。這個程式會在執行 BIOS 前驗證 BIOS 其他部分是否正確無誤 (經由檢查碼，湊雜碼等等)。如果啟動區塊偵測到主要的 BIOS 已損壞，通常會自動由軟碟機啟動電腦，讓使用者可以修復或更新 BIOS。一部份主機板會在確定 BIOS 已損壞後自動搜尋軟碟機看看有沒有完整的 BIOS 檔案。此時使用者可以放入儲存 BIOS 檔案的軟碟 (例如由網上下載的更新版 BIOS 檔案，或是自行備份的 BIOS 檔案)。啟動區塊會在找到軟碟中儲存的 BIOS 檔案後自動嘗試更新 BIOS，希望以此修復已損壞的部份。硬件製造廠商經常發出 BIOS 升級來更新他們的產品和修正已知的問題。


介面卡上的 BIOS 晶片
一臺電腦系統可以包含多個 BIOS 韌體晶片。開機 BIOS 主要是包含存取基本硬件元件 (例如鍵盤或軟碟機) 的程式碼。額外的介面卡，例如 SCSI/SATA 硬碟介面卡、網絡介面卡、顯示卡等，也會包含他們自己的 BIOS，補充或取代系統 BIOS 程式碼中有關這些硬體的部份。

為了在開機時找到這些記憶體映射的擴充唯讀記憶體，PC BIOS 會掃描實體記憶體，從 0xC0000 到 0xF0000 的 2KB 邊界中尋找 0x55 0xaa 記號，接在其後的是一個位元，表示有多少個擴充唯讀記憶體的 512 位元區塊佔據真實記憶體空間。接著 BIOS 馬上跳躍到指向由擴充唯讀記憶體所接管的位址，以及利用 BIOS 服務來提供使用者設定介面，註冊中斷向量服務供開機後的應用程式使用，或者顯示診斷的資訊。

在 UNIX 作業系統上，有個工具可以讓你傾列出你的 BIOS 韌體︰
http://www.linkus.mine.nu/ree


BIOS 開機規格
如果擴充的唯獨記憶體想要更改系統開機啟動的方式（像是從網絡或是 SCSI 界面卡這些 BIOS 沒有驅動的程式的裝置）他可以使用 BIOS 開機規格 (BBS) 程式設計界面註冊他的能力來達到這點。如果一旦這些擴充的唯獨記憶體使用了 BBS APIs 註冊了之後，使用者可以從 BIOS 的使用者界面選擇這些可用的開機選項。這就是為什麼大部分的 BBS 相容之 PC BIOS 皆不會允許使用者進入 BIOS 使用者界面，直到這些擴充的唯獨記憶體已經完成執行且已經使用 BBS API 將他們自己註冊之後才行。

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