作為一個曾經(jīng)的計算機專業(yè)的過來人，早想著有一些東西要分享，今天，首先簡要談一下BIOS和CMOS。注意，該文縮略詞較多，但我會盡可能提供完整的全稱和中文翻譯。

在我們的電腦中，都有一塊黑色的小芯片。但是請千萬不要小看它，如果它損壞或者數(shù)據(jù)錯誤亂套的話，恭喜，如果不會“救回”這個小芯片，那么這臺電腦可以掛閑魚賣零件了……

這個小芯片是什么呢？對，它就是BIOS芯片。那BIOS又是什么玩意？答曰：“BIOS，是Basic Input Output System的詞頭縮寫?！比绻弊g為中文，那就叫做“基本輸入輸出系統(tǒng)”。然而BIOS到底是什么，光說它的名字對于一般人來說還是如同天書一般。其實BIOS是固化在一個只讀存儲器（ROM，下同）或非易失性存儲器（NvRAM）上的程序，所以BIOS只是個程序。但既然是程序，那么肯定是得要運行的，所以就得為這個程序找一個地方存起來以便隨時能運行。這個程序存放在哪里？是固化在一個ROM或NvRAM里的，那么這個ROM或者NvRAM又是啥玩意？對了，就是那個黑色小芯片，即BIOS芯片，所以BIOS芯片是個ROM或NvRAM，目前的大多數(shù)BIOS芯片基本只有NOR Flash一種，屬于NvRAM。少數(shù)上古的舊式BIOS芯片還可以看到EEPROM，下面稍后再談這兩個玩意。

上面說完了BIOS和BIOS芯片，我們已經(jīng)知道BIOS只是個存儲在一個芯片中的程序。那么既然是程序，肯定就得包括一些功能，都包括些啥玩意呢，下面主要列舉如下：

1、POST自檢和硬件自檢程序：通過讀取CMOS存儲中的硬件信息，識別硬件配置，并對硬件自檢和初始化。

2、操作系統(tǒng)啟動程序：硬件自檢成功后（這時硬盤已經(jīng)被識別），執(zhí)行跳轉(zhuǎn)到操作系統(tǒng)引導設備的引導分區(qū)，將引導程序讀入內(nèi)存，若成功讀入，則進入啟相應設備上的操作系統(tǒng)啟動過程

3、CMOS設置程序：在電腦開機自檢中，按下進入CMOS設置的快捷鍵，則進入CMOS設置。設置結(jié)束后，若進行保存操作，則更新后的硬件信息會存入CMOS中并重新進行自檢，否則繼續(xù)完成本次自檢后續(xù)的過程

4、硬件I/O和中斷服務：軟件在一些對硬件底層的操作中，需要中斷服務或硬件I/O操作，這時就需要BIOS充當軟件和硬件之間“臨時搭橋”的作用。

BIOS主要的功能基本上就是這4點，但是請注意1和3，又冒出個CMOS，這又是啥東東？答曰：“CMOS，本義上是Complementary Metal Oxide Semiconductor的詞頭縮寫?！敝弊g為“互補金屬氧化物半導體”，是一種半導體技術(shù)，屬于數(shù)字電路的范疇。但是為了避免再亂造新詞造成混亂，人們干脆將采用該技術(shù)的制程和生產(chǎn)出的元件或芯片也叫CMOS，比如數(shù)碼相機的傳感器就叫做CMOS。很不幸但也很慶幸的是，我們的電腦中就有一個用CMOS技術(shù)的芯片，所以這個芯片直接就叫做CMOS芯片，是個隨機存儲器RAM。不過現(xiàn)在這個芯片一般都是集成到主板的南橋芯片組里，你根本也看不到它，它是用來干嘛的呢？原來它就是用來保存當前電腦的硬件配置信息和其他一些有關(guān)信息的，所以這個CMOS芯片只是個保存數(shù)據(jù)的玩意。既然它只是個RAM（不是昂貴的NvRAM非易失性存儲器，也沒必要用NvRAM），那么就得給它一直供著電，否則掉電后數(shù)據(jù)就丟了。但是我們的電腦不能總開著機一直耗電玩，所以就必須得有一個后備電源準備著隨時在電腦電源關(guān)閉后“接班”為CMOS芯片供電，好吧，放個3V鋰電池就行了，所以主板上那個電池是為CMOS芯片在電腦電源關(guān)閉后繼續(xù)供電的東西。

說到這里大多數(shù)人都該明白了，BIOS是個程序，實現(xiàn)一系列功能，該程序存儲在芯片中，這個芯片叫做BIOS芯片；而CMOS也是個芯片，是個RAM，里面存的是電腦硬件配置信息和電腦其他有關(guān)的東西，電腦啟動了就由電腦電源為其供電，電腦關(guān)閉則由一個后備電池供電保證數(shù)據(jù)不丟失。

那么CMOS既然是RAM，里面的東西就能夠進行修改，用什么軟件對CMOS修改呢？需要用CMOS設置程序，而這個設置程序又在哪里？好，請返回去看BIOS的第三條功能——CMOS設置程序，所以CMOS的設置程序是BIOS本身的一個功能，而BIOS又是存在BIOS芯片中的，所以原則上應該這樣描述：用存儲在BIOS芯片中的BIOS中的CMOS設置程序?qū)MOS進行設置。但是這種準確的闡述顯得非常長，也有些拗口。于是干脆就把它簡單稱作“BIOS設置”或者叫“CMOS設置”。但是請一定要明白，CMOS設置才是正確的，而BIOS根本沒有設置這一說，它本身只是一個程序，實現(xiàn)一些功能而已，BIOS程序本身不需要任何設置

雖然BIOS本身不需要什么設置，然而BIOS畢竟是和底層硬件打交道的，硬件本身的規(guī)范也是五花八門，這需要BIOS也得及時跟上對硬件的支持。但是BIOS畢竟不是萬能的，對硬件的支持難免會“掛一漏萬”，要想隨時對最新的硬件進行支持，就需要對BIOS程序進行升級更新。前已說過BIOS程序本身是存在BIOS芯片中的，對BIOS程序的升級更新其實就是替換掉BIOS芯片的舊內(nèi)容并寫入新內(nèi)容，那么對于芯片來說就是刷新操作。先等一下，BIOS芯片不是個ROM嗎，怎么能刷新呢？還是請返回有關(guān)BIOS芯片的類型說明上，上面說BIOS芯片常見只有一種，叫做NOR Flash，還有上古的EEPROM，其實，BIOS芯片從ROM發(fā)展到NOR Flash主要是經(jīng)歷了4代。下面就來說一下。

最早的BIOS芯片真的就是ROM，或者叫PROM。BIOS程序是在主板生產(chǎn)中用特殊方法燒錄進去的，一旦燒錄進去，就只能讀，不能改。如果真的想升級BIOS程序，就需要把電腦送回主板商那里，由主板商按新BIOS程序重新再燒錄一個新BIOS芯片，再把這個新芯片插回到主板，如果BIOS芯片燒錄過程中發(fā)現(xiàn)錯誤，這塊芯片只能報廢。由于ROM芯片只能寫入一次，因此最早的PC機想升級BIOS是非常困難的。直到EPROM的出現(xiàn)，使得BIOS升級成為比較容易的事。

EPROM，為Erasable Programmable ROM的詞頭縮寫，中文直譯即為可擦除可編程只讀存儲器。雖然它也是只讀存儲器，但是它卻可以多次重復擦除和寫入。它本身有一個小開窗，而暴露在外的這部分受到紫外線照射就會將芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)擦除，當然這是物理方面的“亂擦”而已。如果實現(xiàn)BIOS程序的更新，還得需要兩個東西，一個是芯片的擦除器，用來擦除EPROM的原有數(shù)據(jù)；另一個則是芯片的編程器，用來將新BIOS程序?qū)戇MEPROM中，而且在寫入過程中需要加一定的編程電壓才可以。確認寫入無錯誤后，還需要用不透光的紙或者其他東西把開窗的區(qū)域擋上，避免空氣中的微弱紫外線長時間照射造成芯片內(nèi)寫入的資料損壞。雖然EPROM可以多次擦除和寫入，使得升級BIOS顯得輕松許多，但是非?？量痰牟脸?、寫入要求使得升級BIOS還是不那么容易。直到EEPROM或者叫E2PROM則是徹底讓BIOS升級成為傻瓜式的操作。

EEPROM中的EPROM和上段的意思一樣，前面的E是Electrically（電）的縮寫，EEPROM或者E2PROM即為電可擦除可編程只讀存儲器。對它進行擦除不需要什么紫外線，也不需要什么擦除器和編程器，只需要在擦除及寫入軟件中控制電壓就可以完全重寫EEPROM，這樣升級BIOS變得非常方便。因為EEPROM可以任意擦寫，這是很危險的（比如CIH就會對沒有寫保護的BIOS亂改導致主板Halt），所以EEPROM的BIOS芯片都會有一個開關(guān)用來切換只讀和可寫入狀態(tài)以避免被亂寫。刷新EEPROM的BIOS芯片，只需要做一個刷新程序，和要升級的BIOS程序及其他相關(guān)文件放在一起，重啟電腦進入DOS，運行一些命令就可以輕松刷新BIOS芯片內(nèi)容，一些主板廠商為了方便用戶完全傻瓜式升級BIOS程序，開發(fā)出一些工具，并將這些工具直接也內(nèi)置進了BIOS芯片中，從而方便升級BIOS。EEPROM雖然使得升級BIOS變得異常簡單，但是由于EEPROM還是脫胎于EPROM，擦寫時仍然需要一定的編程電壓，EEPROM無論擦除還是寫入都是以一個字節(jié)為單位，而且擦除和寫入是同時進行的，當刷新BIOS的過程中一旦出現(xiàn)斷電或其他異常情況，就會造成“寫入不全、擦除也不全”的混合式假BIOS程序，而且一個字節(jié)為單位進行擦除速度也很慢。到了NOR Flash則是改變了這些缺點。

NOR Flash，是非易失性存儲器（NvRAM）的一種標準，其實它基本和上面那幾個ROM標準誕生在同一時期，但是應用在BIOS芯片上則是最后的，NOR Flash由于是NvRAM的標準，可以在普通情況下任意擦除或?qū)懭耄圆辉傩枰泳幊屉妷?。此外，NvRAM還可以實現(xiàn)大容量的存儲，對于BIOS的后繼UEFI是優(yōu)點之一。還有NvRAM在擦除時是以一個塊（Block）為單位進行整體擦除的，塊是由芯片廠商人為規(guī)定的字節(jié)數(shù)，肯定不會是一個字節(jié)，因此擦除速度會很快，寫入仍然按照一字節(jié)為單位，而且寫入和擦除是分步進行的，只有確定全部塊都擦除完畢才會進行寫入操作，這些特點使得NOR Flash成為目前最大眾的BIOS芯片。

為什么BIOS程序更新后，需要重新運行CMOS設置程序設置CMOS參數(shù)？原來在升級BIOS程序過程中，原有BIOS內(nèi)容已經(jīng)被逐漸清掉，所以這時CMOS雖然還有硬件配置數(shù)據(jù)，但已經(jīng)是無用的垃圾數(shù)據(jù)。當刷入新BIOS后，BIOS程序就恢復為初始狀態(tài)，有些部分就會有變化，當讀取CMOS時，發(fā)現(xiàn)和BIOS程序設置的不一樣，可能會發(fā)生錯誤，所以就需要重新運行CMOS程序設置電腦參數(shù)并保存，則CMOS的硬件信息就和BIOS中的CMOS設置一致了，再次啟動發(fā)現(xiàn)一致則繼續(xù)完成后續(xù)過程，直到將引導交給OS，OK，本次BIOS更新成功完成

以上說了這么多，總結(jié)如下：BIOS是一個程序，存在BIOS芯片中，而CMOS是一個集成在南橋的芯片，存的是電腦硬件配置信息，若想更改并保存起來，就需要用BIOS程序中的CMOS設置程序?qū)ζ溥M行設置。