电脑主板BIOS与cmos电路组成及工作原理

CMOS（Complementary Metal．Oxide Semiconductor）是互补金属氧化物半导体存储器。

CMOS是一种RAM，一般内置在主板的南桥中。CMOS主要用来保存日期、时间、主板上存储器的容量、硬盘的类型和数目、显卡的类型、当前系统的硬件配置和用户设置的某些参数等重要信息。CMOS利用低耗能存储，微机关机时由一块备用电池供电。在BIOS ROM芯片中装有“系统设置程序”，来设置CMOS RAM中的各项参数。BIOS电路一般由单一BIOS芯片组成。主板上常见的BIOS芯片以DIP封装形式或C封装形式出现。其中DIP封装形式为长方形的双列直插方式，通常插在插槽上，现在的主板已经不再使用；而PLCC 封装形式为正方形四边都有折弯形引脚的封装方式，是目前主流主板中的BIOS常采用的封装方式。BIOS 芯片的存储容量为1MB、2MB、4MB不等。

当主机电源开始供电，CPU接收到VR（电压调节系统）发出的一个电压信号，然后经过一系列的逻辑单元确认CPU运行电压之后，主板芯片接收到发出“启动”工作的指令，让CPU复位。接着CPU发出寻址信息寻找自检程序，寻址信息通过前端总线发向北桥芯片，北桥接到寻址信息后，再发给南桥芯片，南桥收到寻址信息后，通过PCI总线到ISA总线，再由ISA总线控制器和译码器向BIOS芯片传输16位地址信号。之后BIOS芯片再通过ISA总线、PCI总线、北桥、前端总线向CPU输出自检程序，CPU收到自检程序后开始自检并启动计算机。

ATX电源加电，ATX电源输出一路待机工作电压（SB +5V）提供给主板上CM0S电路和开机电路。当我们按下电源开关时，触发开机电路工作，此时电源接头的第14引脚PS-ON变为低电平，ATX电源开始工作，余下几路电源电压（+12V，+5V，3.3 V）向主板和其它设备供电。在主板得电100～500ms后，电源向主板出3V～5V的PG信号，此信号分别提供给CPU、北桥和南桥，其中进入南桥的PG信号作用在内部的复位模块上，另外，PG信号经过南桥连接到系统时钟芯片的RST#端，在有了RST#信号（复位信号）后，时钟芯片开始工作，并向主板发送各种频率的时钟信号，有了时钟信号南桥内部的复位模块开始工作，此时北桥和CPU等主板的硬件设备开始复位。在结束复位后，CPU开始工作，CPU马上就从地址FFFF0H处开始执行指令，它是一条跳转指令，跳到系统BIOS中真正的启动代码处。系统BIOS的启动代码首先要做的事情就是进行POST（Power-On Self Test，加电后自检），POST的主要任务是检测系统中一些关键设备是否存在和能否正常工作。所有硬件配置都已经检测完毕，启动计算机系统工作。

（2）CMOS电路组成及工作原理

CMOS电路主要由CMOS RAM、实时时钟电路（振荡器、晶振、谐振电容等）、电池和跳线等几部分组成，如图所示。

CMOS电路：CMOS RAM的作用是存储系统日期、时间、主板上存储器的容量、硬盘的类型和数目、显卡的类型、当前系统的硬件配置和用户设置的某些参数等重要信息，开机时由BIOS对系统自检初始化后，将系统自检到的配置与CMOS RAM中的参数进行比较，正确无误后才启动系统。CMOS RAM内置在南桥内部，它的功耗低（每位约10毫微瓦）、工作速度比动态随机存储器（DRAM）高等。CMOS RAM的容量一般为64字节或128字节。

实时时钟电路的作用是产生32.768kHz的正弦波形时钟信号，负责向CMOS电路和开机电路提供所需的时钟信号（CLK）。实时时钟电路的振荡器集成在南桥中，32.768kHz的晶振、谐振电容等元器件在南桥外部。

CMOS电池一般为锂锰钮扣电池，它作用主要是在主板断电后，向CMOS随机存储器和实时时钟电路提供电源，使CMOS随机存储器中的信息不丢失，CMOS电路一直处于工作状态，可随时参与唤醒任务。

CMOS跳线有双针跳线和三针跳线两种，它的作用是切断CMOS电路的供电，清除CMOS存储器中的信息，清除之后，再开机时到BIOS只读存储器中读取主板出厂时的默认值。

CMOS电路工作原理如下：

在图中，Xl（有的主板标注Y1）为32.768kHz的晶振，C1和C2为谐振电容，CMOS跳线为三针跳线。当主板接电后，D1输出电压为3.3V，二极管D2(电池的电压)低于3.3V，此时二极管D2截止，CMOS电路由二极管D1供电，同时实时时钟电路向CMOS电路提供CLK时钟信号，CMOS电路处于工作状态，并随时准备参与唤醒任务；当主板开机后，CMOS电路会根据CPU的请求向CPU发送开机自检程序，准备开机；当主板断电后，二极管D1截止，二极管D2导通，此时主板电池开始向CMOS电路供电，保证CMOS电路正常工作，CMOS存储器中的信息不丢失。