基本输入&输出系统(BIOS)研究

基本輸入/輸出系統(BIOS)研究

指導老師: 陳德生

學生 : 楊逸翔 曾成濱

班級 : 資訊四甲

目錄

目錄................................................................................................................................I 摘要.............................................................................................................................III 致謝.............................................................................................................................IV 第一部份 x86基本硬體架構.. (1)

Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) -Introduction (1)

1.1什麼是 BIOS? (2)

1.2 BIOS in ROM (3)

1.3 執行BIOS的目的與基本流程 (3)

Chapter 2 重要之硬體介紹 (5)

2.1 主要的集成電路(IC) (6)

2.1.1 中央處理器(CPU) (6)

2.1.2 晶片組(Chip-set) (8)

2.1.3 整合中低速率介面(Super I/O) (9)

2.1.4 鍵盤控制器(Keyboard Controller) (9)

2.1.5 CMOS(RTC/CMOS 計時/參數晶片) (11)

2.1.6 其它一般IC (11)

2.2 匯流排系統(BUS System) (12)

2.2.1 週邊元件介面匯流排PCI (Peripheral Component Interface Bus)12

2.2.2 系統管理匯流排SMBus (System Management Bus) (13)

2.2.3 低針腳數LPC (Low pin count) (14)

2.2.4 GP I/O(General Purpose I/O) (14)

2.3 電源管理(Power management) (14)

2.3.1 系統管理模式SMM (System Management Mode) (14)

2.3.2 進階電源管理APM (Advanced Power Management) (15)

2.3.3 進階設定與電源介面ACPI (Advanced Configuration and Power

Interface) (15)

Chapter 3 BIOS實際在硬體上位置 (16)

&運作機制 (16)

3.1 當開機時(Power-ON) (16)

3.2 晶片組(Chipset) 定址空間分配 (16)

3.3 映射記憶體Shadow Ram (17)

3.4 Flat mode & Big real mode (18)

第二部份 Trace BIOS 流程 (20)

Chapter 4 Trace BIOS所需資源 (21)

Chapter 5 第一階段

(開機啟動區塊: 記憶體使用不可與無壓縮程序) (23)

5.1簡述此階段的工作 (23)

5.2 選寫此皆段程序需注意之特點 (24)

5.3 BIOS 流程 (24)

Chapter 6 第二階段(記憶體可用POST&解壓縮) (33)

Chapter 7 第三階段

(CMOS 設定之後 POST續) (50)

第三部份(附錄) (59)

附錄 1 診斷碼 (59)

附錄 2 縮寫名詞對照表 (66)

附錄 3參考資料 (72)

心得 (74)

摘要

這個專題是藉由研究BIOS了解電腦的硬體架構，進而對未來踏入嵌入式系統的研究能有更進一步的幫助。主要內容包括:

․BIOS簡介

․電腦硬體簡介

․TRACE BIOS的BOOTING流程

․BIOS燒入實作

致謝

首先感謝 陳德生指導教授，長期以來給予我們的協助，與讓我們有機會作這個專題，雖然面對這個專題，有時會感覺像茫然大海，可是陳德生老師會給我們一些提示、方向，不論專題成果是否與目標一致，我們都很慶幸參與這個專題，最後再謝謝老師 老師辛苦了。

接著我們還要感謝，在作專題的過程中，曾經提供我們方向與意見的 王益文老師 以及 林志敏老師，還有待在實驗室期間 曾提供我們協助的吳季穎、吳維揚學長。

第一部份 x86基本硬體架構

Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) –Introduction

概述BIOS的目的和存放的實體位置

Chapter 2 重要之硬體介紹

X86系統的硬體與特殊執行機制

Chapter 3 BIOS實際在硬體上位置&運作機制

Chapter 1 基本輸入/輸出系統(BIOS) -Introduction

1.1什麼是 BIOS?

民航機在起飛前，機長必需先按 Check-list 啟動&檢查 電門、機身、控制面板..等，而x86電腦就如同民航機，CPU在開機時會像機長一樣按BIOS(Che

ck-list) 指示依序初&檢查電腦，待電腦可正常運作後(起飛)，再把電腦交給OS (自動駕駛系統)。

下面清楚定義了BIOS:

一個韌體程式( Firmware program)，儲存在惟讀記憶體(ROM Memory)，提供最基本的硬體初始化(initialize)、周邊控制的必要程

式碼(通常由組合語言寫成)。