主板Bios是什么意思?主板BIOS、EFI与UEFI基础知识详解

信托不少用户,在做系统或者超频都市进入BIOS界面中。那么主板BIOS是什么意思?BIOS实在是个程序,存储在Bios芯片中,而现在的新式电脑用的基本都是UEFI启动,早期的过渡电脑用的都是EFI启动。实在EFI或UEFI的一部门也是存储在一个芯片中,由于它们在外面形式、基本功效上和BIOS差不多,以是习惯上我们也把存储EFI/UEFI的芯片叫做EFI/UEFI BIOS芯片,EFI/UEFI也叫做EFI/UEFI BIOS,但在现实上它们和BIOS基本是纷歧样的,以是最好照样把后面的“BIOS”尾巴去掉为好,下面搞机网就来分享一下主板BIOS、EFI与UEFI基础知识详解。

主板Bios是什么意思?主板BIOS、EFI与UEFI基础知识详解插图

主板BIOS界面

BIOS、EFI和UEFI

BIOS用于盘算机硬件自检、CMOS设置、指导操作系统启动、提供硬件I/O、硬件中止等4项主要功效,因此BIOS程序可以分为若干模块,主要有Boot Block指导模块、CMOS设置模块、扩展设置数据(ESCD)模块、DMI网络硬件数据模块,其中指导模块直接认真执行BIOS程序自己入口、盘算机基本硬件的检测和初始化,ESCD用于BIOS与OS交流硬件设置数据,DMI则充当了硬件治理工具和系统层之间接口的角色,通过DMI,用户可以直观地获得硬件的任何信息,CMOS设置模块就是实现对硬件信息举行设置,并保留在CMOS中,是除了启动初始化以外BIOS程序最常用的功效。

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BIOS自己是汇编语言代码,是在16位实模式下挪用INT 13H中止执行的,由于x86-64是一个高度兼容的指令集,也为了迁就BIOS的16位实模式的运行环境,以是纵然现在的CPU都已是64位,若是照样在BIOS启动(基本见于09年以前的主板),在开机时仍然都是在16位实模式下执行的。16位实模式直接能接见的内存只有1MB,就算你安了4G、8G或者16G照样32G内存,到了BIOS上一律只先认前1MB。在这1MB内存中,前640K称为基本内存,后面384K内存留给开机需要硬件和各种BIOS自己使用,领会了这些,下面谈一下BIOS启动盘算机的详细历程。

电脑通电后,事实发生了什么?

当按下电源开关时,电源就最先向主板和其他装备供电,这时电压还不稳固,在早期的南北桥主板上,由主板北桥向CPU发复位信号,对CPU初始化;稳固电压后复位信号便撤掉。而对于现在的单南桥主板,则由CPU自身调整稳固电压到达初始化的目的,当电压稳固后,CPU便在系统BIOS保留的内存地址处执行跳转BIOS起始处指令,最先执行POST自检。

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在POST自检中,BIOS只检查系统的需要焦点硬件是否有问题,主要是CPU、640K基本内存、显卡是否正常,PS/2键盘控制器、系统时钟是否有错误等等。由于POST检查在显卡初始化以前,因此在这个阶段如发生错误,是无法在屏幕上显示的,不外主板上另有个报警扬声器,而且若是主板的8255外围可编程接口芯片没有损坏的话,POST报警声音一定是会出来的。可以凭证报警声的差异大致判断错误所在,一样平常情形下,一声短“嘀”声基本代表正常启动,差其余错误则是差其余短“嘀”声和长“嘀”声组合。POST自检竣事后,BIOS最先挪用中止完成种种硬件初始化事情。

BIOS的显示与启动

硬件初始化事情中,主要说明两点,首先经由POST检测后,电脑终于泛起了开机启动画面,这就是已经检测到了显卡并完成了初始化。然则请注重,由于BIOS是在16位实模式运行,因此该画面是以VGA分辨率(640*480,纵横比4:3)显示的,由于实模式最高支持的就是VGA。以前的小14-17寸CRT显示器由于都是4:3比例,最高分辨率也对照低,因此这个开机启动画面没有什么违和感,但现在的液晶显示器基本上都是宽屏16:9的,分辨率也较高,因此在这样的显示屏下,启动画面上的一切器械显示都可以说“惨不忍睹”——图形被拉长,字体很大很模糊,可以很显著看到显示字体的锯齿。第二,BIOS只识别到由主指导纪录(MBR)初始化的硬盘,之以是说明这点,是由于后续的EFI或UEFI接纳了一种新的GUID磁盘分区系统(GPT)花样,这种硬盘在BIOS下是无法识其余。硬件所有初始化完毕后,接下来进入更新ESCD阶段。

在ESCD更新阶段中,BIOS将对存储在CMOS中和操作系统交流的硬件设置数据举行检测,若是系统硬件发生更改,则会更新该数据,否则不更新保持原状稳固,ESCD检测或更新竣事后,BIOS将完成最后一项事情,就是启动操作系统。

最后这一步中,BIOS凭证CMOS中用户指定的硬件启动顺序,读取响应装备的启动或指导纪录,指导响应装备上的操作系统启动,进入操作系统,往后便由操作系统接替BIOS认真硬件和软件间的相互通讯。若是发现所有硬件都没有能指导操作系统的纪录,则会在屏幕上显示响应错误信息,并将电脑维持在16位实模式。

虽然BIOS作为电脑加电启动所必不能少的部门,然则从其于1975年降生之日起近30余年,16位汇编语言代码,1M内存寻址,挪用中止一条条执行的理念和方式竟然一点都没有改变,虽然经各大主板商不懈起劲,BIOS也有了ACPI、USB装备支持,PnP即插即用支持等新器械,然则这在基本上没有改变BIOS的本质,而Intel为了迁就这些旧手艺,不得不在一代又一代处置器中保留着16位实模式(否则基本无法开机的)。然则,intel在2001年开发了全新的安腾处置器,接纳IA-64架构,并推出了全新的EFI。厥后证实,安腾处置器、IA-64架构没有推广开来,而EFI和后继的UEFI却发扬光大,成为现在电脑的主要预启动环境。

EFI的原理

EFI,是Extensible Firmware Interface的词头缩写,直译过来就是可扩展固件接口,它是用模块化、高级语言(主要是C语言)构建的一个小型化系统,它和BIOS一样,主要在启动历程中完成硬件初始化,但它是直接行使加载EFI驱动的方式,识别系统硬件并完成硬件初始化,彻底摒弃读种种中止执行。EFI驱动并不是直接面向CPU的代码,而是由EFI字节码编写成,EFI字节码是专用于EFI的虚拟机械指令,需要在EFI驱动运行环境DXE下注释运行,这样EFI既可以实现通配,又提供了优越的兼容。此外,EFI完全是32位或64位,摒弃16位实模式,在EFI中就可以实现处置器的最大寻址,因此可以在任何内存地址存放任何信息。另外,由于EFI的驱动开发异常简朴,基于EFI的驱动模子原则上可以使EFI接触到所有硬件功效,在EFI上实现文件读写,网络浏览都是完全可能的。BIOS上的的CMOS设置程序在EFI上是作为一个个EFI程序来执行的,硬件设置是硬件设置程序、而启动治理则是另一个程序,保留CMOS又是另一个程序,虽然它们在形式的Shell上是在一起的。

EFI在功效上完全等同于一个轻量化的OS,然则EFI在制订时就定位到不足以成为专业OS的职位上,首先,它只是一个硬件和操作系统间的一个接口;其次,EFI不提供中止接识趣制,EFI必须用轮询的方式检查并注释硬件,较OS下的驱动执行效率较低,最后,EFI只有简朴的存储器治理机制,在段珍爱模式下只将存储器分段,所有程序都可以存取任何一段位置,不提供真实的珍爱服务。随同着EFI,一种全新的GUID磁盘分区系统(GPT)被引入支持,传统MBR磁盘只能存在4个主分区,只有在确立主分区不足4个时,可以确立一个扩展分区,再在其上确立被系统识其余逻辑分区,逻辑分区也是有数目的,太多的逻辑分区会严重影响系统启动,MBR硬盘分区最大仅支持2T容量,对于现在的大容量硬盘来说也是虚耗。GPT支持随便多的分区,每个分区巨细原则上是无限制的,但现实上受到OS的划定限制不能做到无限,不外比MBR的2T限制是异常主要的提高。GPT的分区类型由GUID表唯一指定,基本不能能泛起重复,其中的EFI系统分区可以被EFI存取,用来存取部门驱动和应用程序,虽然这原则上会使EFI系统分区变得不平安,然则一样平常这里放置的都是些“边缘”数据,纵然其被损坏,一样平常也不会造成严重结果,而且也能够简朴的恢复回来。

主板Bios是什么意思?主板BIOS、EFI与UEFI基础知识详解插图(3)

当EFI生长到1.1的时刻,intel决议把EFI公之于众,于是后续的2.0吸引了众多公司加入,EFI也不再属于intel,而是属于了Unified EFI Form的国际组织,EFI在2.0后也遂改称为UEFI,UEFI,其中的EFI和原来是一个意思,U则是Unified(一元化、统一)的缩写,以是UEFI的意思就是“统一的可扩展固件接口”,与前身EFI相比,UEFI主要有以下改善:

首先,UEFI具有完整的图形驱动功效,之前的EFI虽然原则上加入了图形驱动,但为了保证EFI和BIOS的优越过渡,EFI多数照样一种类DOS界面(仍然是640*480VGA分辨率),只支持PS/2键盘操作(少少数支持鼠标操作),不支持USB键盘和鼠标。到了UEFI,则是拥有了完整的图形驱动,无论是PS/2照样USB键盘和鼠标,UEFI一律是支持的,而且UEFI在显卡也支持GOP VBIOS的时刻,显示的设置界面是显卡高分辨率按640*480或1024*768显示,因此画面虽小但很清晰,然则这样会导致屏幕周围大片留黑,不外鱼和熊掌不能兼得,除非UEFI默认窗口巨细也是最高分辨率。

其次,UEFI具有一个怪异的功效,平安启动,而EFI是没有平安启动的,平安启动(secure boot),现实上通俗的注释是叫做固件验证。开启UEFI的平安启动后,主板会凭证TPM芯片(或者CPU内置的TPM)纪录的硬件署名对各硬件判断,只有相符认证的硬件驱动才会被加载,而Win8以后的Windows则是在操作系统加载的历程中对硬件驱动继续查署名,相符Windows纪录的硬件才气被Windows加载,这在一定水平上降低了启动型程序在操作系统启动前被预加载造成的风险,然则这也会造成系统安装变得垄断。

主板Bios是什么意思?主板BIOS、EFI与UEFI基础知识详解插图(4)

无论EFI照样UEFI,都必须要有预加载环境、驱动执行环境、驱动程序等需要部门组成,为了支持部门旧装备(如在UEFI下挂载传统MBR硬盘,不支持UEFI启动的显卡在UEFI下仍然支持运行等),还需要一个CSM兼容性支持模块、EFI或UEFI都是仅支持GPT磁盘指导系统的,下面就详细谈一下EFI或UEFI启动盘算机的历程。

预加载环境和驱动执行环境是存储在UEFI(UEFI BIOS)芯片中的,当打开电源开关时,电脑的主要部件都最先有了供电,与BIOS差其余是,UEFI预加载环境首先最先执行,认真CPU和内存(是所有容量)的初始化事情,这里如泛起主要问题,电脑纵然有报警喇叭也不会响,由于UEFI没有去驱动8255发声,不外预加载环境只检查CPU和内存,若是这两个主要硬件出问题,屏幕没显示可以立刻确定,另外一些主板会有提供LED提醒,可凭证CPU或内存亮灯大致判断故障。

CPU和内存初始化乐成后,驱动执行环境(DXE)载入,当DXE载入后,UEFI就具有了枚举并加载UEFI驱动程序的能力,在此阶段,UEFI会枚举搜索各个硬件的UEFI驱动并相继加载,完成硬件初始化事情,这相比BIOS的读中止加载速率会快的多,同样如加载显卡的UEFI驱动乐成,电脑也会泛起启动画面,硬件驱动所有加载完毕后,最后同BIOS一样,也得去启动操作系统。

在启动操作系统的阶段,同样是凭证启动纪录的启动顺序,转到响应装备(仅限GPT装备,若是启动传统MBR装备,则需要打开CSM支持)的指导纪录,指导操作系统并进入,这里需要注重的是,UEFI在检测到无任何操作系统启动装备时,会直接进入UEFI设置页面,而不是像BIOS那样黑屏显示相关信息。

综上对BIOS和UEFI启动盘算机历程的叙述,可以归纳综合为:BIOS先要对CPU初始化,然后跳转到BIOS启动处举行POST自检,此历程若有严重错误,则电脑会用差其余报警声音提醒,接下来接纳读中止的方式加载种种硬件,完成硬件初始化后进入操作系统启动历程;而UEFI则是运行预加载环境先直接初始化CPU和内存,CPU和内存若有问题则直接黑屏,厥后启动PXE接纳枚举方式搜索种种硬件并加载驱动,完成硬件初始化,之后同样进入操作系统启动历程。

此外,BIOS是16位汇编语言程序,只能运行在16位实模式,可接见的内存只有1MB,而UEFI是32位或64位高级语言程序(C语言程序),突破实模式限制,可以到达要求的最大寻址。

以上就是搞机网分享的BIOS、EFI与UEFI知识详解,希望能够辅助到人人。

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