Gdzie jest przechowywany BIOS?

Od http://en.wikipedia.org/wiki/BIOS :

Oprogramowanie systemu BIOS jest przechowywane w nieulotnym układzie ROM na płycie głównej. ... W nowoczesnych systemach komputerowych zawartość BIOS-u jest przechowywana w układzie pamięci flash, aby można było przepisać zawartość bez wyjmowania układu z płyty głównej. Umożliwia to łatwą aktualizację oprogramowania BIOS w celu dodania nowych funkcji lub naprawienia błędów, ale może narazić komputer na rootkity BIOS.

Od ROM oznacza R ead- O ylko M Emory, dlaczego zawartość BIOS być przepisany?

Czy „układ pamięci flash” oznacza to samo co „nieulotna pamięć ROM”, oba oznaczają miejsce przechowywania systemu BIOS?

Aby dodać do odpowiedzi Varaquilex, oprogramowanie BIOS jest przechowywane w pamięci ROM umożliwiającej kasowanie elektryczne i programowalne (EEPROM), która umożliwia elektroniczną aktualizację oprogramowania układowego. Bardzo stare układy BIOS-u były tak naprawdę układami UV-EPROM, które wymagały kasowania pod wpływem promieniowania UV, zanim mogły zostać przeprogramowane.

Edycja: Jak zauważono w komentarzach, nawet wcześniej niż te jednorazowe układy programowalnej pamięci ROM (PROM) były czasami używane, których nie można było w ogóle przeprogramować po skonfigurowaniu i wymagały całkowitej wymiany w celu aktualizacji (chociaż rzadko było to wymagane).

Pamięć ROM jest tylko do odczytu, więc dlaczego zawartość systemu BIOS można przepisać?

Sam program BIOS jest przechowywany w pamięci EEPROM (którą można [E] odtwarzać elektrycznie [E] z możliwością programowania i [P] programowalnej) lub w pamięci flash. Więc tutaj tylko do odczytu chodzi o to, że układ jest nielotny. Zawartość pamięci pozostaje po odcięciu zasilania, w przeciwieństwie do ulotnej pamięci RAM. Pamięć ROM będąca EEP pomaga w ponownym zapisaniu lub aktualizacji systemu BIOS. Wówczas dla takich operacji trzeba było usunąć układ BIOS z płyty, włożyć nowy (jeśli nie jest to PROM lub EPROM), lub jeśli jego EPROM musisz przekazać producentowi i pozwolić im ponownie zaprogramować układ i ponownie podłącz go do tablicy. Po obecnych postępach, dzięki pamięci EEPROM, nie musisz wyjmować układu, aby wykonać takie operacje, po prostu każesz komputerowi wykonać pracę elektrycznie .

Czy „układ pamięci flash” oznacza to samo co „nieulotna pamięć ROM”, oba oznaczają miejsce przechowywania systemu BIOS?

z Wikipedii :

Pamięć flash to elektroniczny nieulotny komputerowy nośnik danych, który można elektrycznie usunąć i przeprogramować.

Pamięć flash została opracowana z EEPROM (elektrycznie kasowalna programowalna pamięć tylko do odczytu). Istnieją dwa główne typy pamięci flash, których nazwy pochodzą od bramek logicznych NAND i NOR. Wewnętrzne cechy poszczególnych komórek pamięci flash wykazują cechy podobne do właściwości odpowiednich bramek. Podczas gdy EPROMy musiały zostać całkowicie usunięte przed ponownym zapisaniem, pamięć flash typu NAND może być zapisywana i odczytywana w blokach (lub stronach), które są na ogół znacznie mniejsze niż całe urządzenie. Pamięć flash typu NOR umożliwia zapisanie pojedynczego słowa (bajtu) maszynowego - w wymazanej lokalizacji - lub odczytanie go niezależnie.

EEPROM i pamięć flash nie odnoszą się do tej samej rzeczy: są to dwa podobne typy pamięci, ponieważ jeden jest rozwijany z drugiego i zawierają inny typ / konfigurację tranzystorów MOS. Są jednak pamięcią, w której znajduje się program BIOS.

Aby rozwiązać inne nieporozumienie, chcę wspomnieć o tej relacji CMOS-BIOS:

Te ustawienia BIOS są przechowywane w układzie CMOS (prowadzonego na mocy poprzez baterii na płycie głównej). Dlatego BIOS jest resetowany po wyjęciu baterii i ponownym podłączeniu. Ten sam program działa, ale ustawienia są domyślne. Zobacz tę odpowiedź, aby uzyskać szczegółowy widok pamięci używanych podczas uruchamiania.

Edytować

Aby rozszerzyć temat CMOS-BIOS, dzięki @Andon M. Coleman , chcę dodać jego komentarz do odpowiedzi:

Warto wspomnieć, że ustawienia BIOS-u nie muszą być przechowywane w ulotnej pamięci CMOS. Istnieje wiele systemów wbudowanych, które przechowują swoje ustawienia w pamięci NVRAM. Jedynym powodem, dla którego komputery PC nie używały niestabilnej pamięci CMOS przez te wszystkie lata, było to, że miały już baterię, która utrzymuje wewnętrzny zegar czasu rzeczywistego tykający, gdy zasilanie jest wyłączone (pamiętaj, że po naciśnięciu wyłącznika zasilania na PC-AT , dosłownie odciął całą moc od płyty głównej). Oznaczało to, że do przechowywania ustawień systemowych można wykorzystać tańszą pamięć ulotną. Więc jest to głównie do celów historycznych.

Jako uzupełnienie innych odpowiedzi podoba mi się bardziej wizualne podejście:

Ten układ BIOS nie wydaje się szczególnie dobrze osadzony w gnieździe.

BIOS, w tym fantazyjne nowe BIOS-y UEFI, są oprogramowaniem przechowywanym na chipie na płycie głównej. Szczegóły techniczne zostały już omówione przez Zelanix i Varaquilex.

Układ jest często, ale nie zawsze, wyjmowany w celu ułatwienia serwisowania. Niektóre płyty główne zawierają więcej niż jeden BIOS, głównie jako sztuczkę sprzedażową, ale w niektórych przypadkach drugi BIOS pomaga odzyskać niektóre (zwykle spowodowane przez użytkownika) problemy:

Warto również zauważyć, że na większości komputerów przed 80286 dane można było odczytać z pamięci ROM tak szybko, jak z pamięci RAM, ale podczas gdy przepustowości pamięci RAM znacznie się poprawiły od lat 80. XX wieku, przepustowość towaru-ROM nie ma [szybkie układy ROM istnieją , ale zwiększenie prędkości pamięci ROM powyżej pewnego punktu spowodowałoby wzrost ceny]. Ponieważ odczytanie każdego bajtu pamięci ROM systemu BIOS zajmuje tylko ułamek sekundy, niektóre maszyny 80386 i większość maszyn 80486 i późniejszych oferuje opcję kopiowania systemu BIOS do pamięci RAM podczas uruchamiania. Nowoczesne maszyny idą jeszcze dalej i faktycznie umieszczają układy BIOS ROM na magistrali, która jest całkowicie oddzielna od magistrali RAM i jest dużowolniej. W przeciwieństwie do maszyn z epoki 80486, które zaczynałyby się od uruchomienia z pamięci ROM programu, który kopiowałby się do pamięci RAM, wiele nowszych maszyn ma procesory, które w ogóle nie mogą uruchamiać kodu z pamięci ROM. Zamiast tego mają układ, który przy uruchomieniu odczytuje niektóre części pamięci ROM do pamięci RAM i wykonuje ją.

Spójrz na ten artykuł z Wikipedii w wersji z stycznia 2005 r .:

Mniej więcej przed 1990 r. BIOSy były przechowywane na układach ROM, których nie można było zmienić. W miarę wzrostu ich złożoności i potrzeby aktualizacji oprogramowanie układowe systemu BIOS jest przechowywane w pamięci EEPROM lub urządzeniach pamięci flash, które może aktualizować użytkownik. Nieprawidłowo wykonana lub przerwana aktualizacja systemu BIOS może jednak uniemożliwić korzystanie z komputera lub urządzenia. Aby uniknąć uszkodzenia systemu BIOS, niektóre nowe płyty główne mają zapasowy system BIOS. Ponadto większość BIOSów ma „blok rozruchowy”, który jest częścią pamięci ROM, która działa jako pierwsza i nie można jej aktualizować. Ten kod sprawdzi, czy reszta systemu BIOS jest nienaruszona (poprzez sumę kontrolną, skrót itp.) Przed przejściem do niego.

Obecnie mamy oczywiście artykuł w Wikipedii, który myli ludzi, mówiąc, że układ jest „nieulotną pamięcią ROM” jednym tchem i że można go zapisać w następnym. Lekcja do nauczenia się tutaj jest taka, że ​​Wikipedia często nie jest zbyt dobrze napisana, a artykuły zmieniają się, nie zawsze na lepsze.

Sugeruję czytanie książek. Scott Mueller Upgrade and Repairing PCs , aby wybrać jedną z kilku książek, ma cały rozdział na temat BIOS-u, który omawia różne rzeczy od umiejscowienia układu BIOS do różnych rodzajów (wymieniając cztery: ROM, PROM, EPROM i EEPROM) takich układów.

Niektóre cytaty:

Bez względu na to, jakiego typu ROM używa Twój system, dane przechowywane w układzie ROM są [sic] nieulotne i pozostają w nieskończoność, chyba że celowo zostaną usunięte lub nadpisane (w tych przypadkach, w których jest to możliwe). - Modernizacja i naprawa komputerów , s.373

Praktycznie wszystkie komputery zbudowane od 1996 r. Mają pamięć flash ROM do przechowywania systemu BIOS. Pamięć flash ROM to rodzaj układu pamięci EEPROM, który można wymazać i przeprogramować bezpośrednio w systemie bez specjalnego sprzętu. - Modernizacja i naprawa komputerów , str. 387

Książki nie są idealne. Na przykład tutaj można dyskutować o szczegółach z definicją pamięci flash Flash Muellera „pierwszy rumieniec”. Ale te dobre są na ogół poprawiane i mają bardziej spójne wyjaśnienia niż większość Wikipedii, co najmniej nie zaprzeczają sobie od zdania do zdania.

Zakładając, że jest to nowoczesny komputer i nie utknął w tym, jak działały komputery dwie dekady temu:

Oprogramowanie układowe urządzenia jest przechowywane w nieulotnym układzie pamięci na płycie głównej. W rzeczywistości trzyma całkiem sporo. (Pm49FL004T wspomniany w mojej odpowiedzi tutaj zawiera pół MiB, a jak wspomniano w mojej odpowiedzi tutaj niektóre chipsety są w stanie obsłużyć 16 MB oprogramowania układowego.) Jest zaangażowany w znacznie więcej niż tylko bootstrap systemu, nawet w systemach operacyjnych w trybie chronionym. Jego zawartość można modyfikować, ale nie tak łatwo, jak (lotna) zawartość głównej pamięci RAM systemu. W systemach EFI układ nie tylko przechowuje kod oprogramowania układowego i dane (tylko do odczytu), ale także wartości nielotnych zmiennych EFI.

W rzeczywistości w ostatnich dniach jest bardziej wyrafinowany system przechowywania BIOS-u. Wyobraź sobie 2 banki pamięci podobne do twojego dysku flash, tylko mniejsze. Jedna z nich jest dostępna tylko do odczytu, a druga jest dostępna do zapisu (w celu flashowania nowej wersji systemu BIOS). Powodem 2 części jest tworzenie kopii zapasowej, gdy zapis nowego BIOS-u nie powiedzie się. Jeśli flashowanie nowego systemu BIOS powiedzie się, te 2 części zostaną przełączone, a urządzenie może zostać ponownie uruchomione w nowym systemie BIOS.

UWAGA: nie wszystkie urządzenia mają ten system. Czasami jest to zwykła mała pamięć flash, która jest po prostu nadpisywana. Zwykle pojawia się monit o wykonanie kopii zapasowej energii elektrycznej i nie przerywanie procesu aktualizacji.

W dawnych czasach płyt głównych istniała pamięć EPROM, którą można było przepisać po skasowaniu pamięci silnym światłem, lub później pamięć PROM, którą można zapisać tylko raz. Oba mogą być wykonane tylko za pomocą specjalnego urządzenia do programowania, więc układ BIOS powinien zostać usunięty z urządzenia, które ma zostać zapisane.

W oryginalnym komputerze PC IBM „ROM” BIOS-u był, jak sądzę, czymś w rodzaju elektrycznie programowalnej pamięci ROM (EPROM). Myślę , że został osadzony w gnieździe, ale nie było prawdziwych oczekiwań, że zostanie „ulepszony” w terenie. Inne komputery z tamtych czasów używały czegoś podobnego.

W miarę, jak systemy stawały się coraz bardziej złożone, korzystniejsze stało się posiadanie BIOS-u „do uaktualnienia w terenie” (i bez potrzeby otwierania skrzynki i fizycznej wymiany części). Tak więc systemy zaczęły mieć różne typy „ROM” BIOS-ów do wielokrotnego zapisu. Korzyści były trzy:

1. Prawdopodobieństwo błędu wzrosło, gdy systemy stały się bardziej złożone.
2. Atrakcyjnie było mieć możliwość uaktualnienia i wprowadzenia nowych funkcji.
3. W przypadku płyt głównych, które mogą być używane w kilku różnych pudełkach (być może nawet pod różnymi markami), atrakcyjna była możliwość fabrycznego dostosowania systemu BIOS do konkretnego zastosowania.

Większe urządzenia, mniej więcej w tym samym czasie, co oryginalny komputer IBM, również zaczęły mieć jakąś pamięć „bootującą” tylko do odczytu zamiast bardziej prymitywnej technologii „bootstrap loader”. Niektóre z nich to ROM-y zaprogramowane maskowaniem, niektóre EPROM, niektóre nawet RAM, które zostały odczytane z dyskietki za pomocą małego „procesora serwisowego”.

Oryginalny ROM został dosłownie wyprodukowany w ten sposób na poziomie krzemu. Kiedy już stworzyli programowanie elektryczne przez użytkowników, kilka rzeczy:

1. w wielu mają one wewnętrzny sprzętowy obwód podwyższający napięcie, który pozwala 3,3 V lub 5 V podskoczyć wewnętrznie do 12 V, aby wykonać właściwe programowanie. Dotyczy to starszych PROM, EPROM, UVEPROM lub EEPROM.

2. Jeśli jest dostępna w starszych modelach, funkcja kasowania UV (światło ultrafioletowe) pozwoliła obwodom na włączenie wewnętrznego napięcia +12 V tylko podczas programowania urządzenia, a okno UV wpuszczało światło UV do obszaru chipa, ale okno UV musiało być zasłonięte po zaprogramowaniu lub chip wymazałby się w dowolnym oświetleniu fluorescencyjnym w pomieszczeniu. Kasowanie za pomocą UV było również bardzo szybkie, aby usunąć, znacznie szybciej niż przeprogramowanie całego układu na 0 lub 1.

W wielu przypadkach istnieje obwód podwyższający wewnętrzny dla wszystkich „programowalnych” PROM.

3. Późniejszy EEPROM umożliwiał kasowanie elektryczne, do EPROM lub UVEPROM.

4. Później pojawiła się technologia Flash i dodała inną technologię obwodów (na poziomie tranzystora) i wyższą gęstość niż starsza pamięć EEPROM.

5. W prawie wszystkich przypadkach od momentu zatrzymania oryginalnej pamięci ROM prawie wszystkie PROM BIOS-u są podejrzane o wiele (25%?) Problemów z komputerem. Te późniejsze PROMY (które wszystkie mają pewne programowalne funkcje) mogą zostać uszkodzone lub po prostu „zapomnieć” swój program z czasem.

PROMY, bez względu na to, jak usunięte lub przeprogramowane należy postępować ostrożnie (uszkodzenie ESD), starzenie się lub wilgotność.

W około 1/4 złych przypadków komputerowych przeprogramowanie „dobrego” BIOS-u zwykle rozwiązuje problem. Tak więc, nawet jeśli twój BIOS jest „dobry”, zawsze warto zaktualizować, jeśli to możliwe.

BIOS jest przechowywany w układzie CMOS lub NVRAM, które są niewielkimi ilościami nieulotnej pamięci na płycie głównej (tzn. przechowują dane w nieskończoność bez potrzeby zasilania).

Jeśli chodzi o wiadomość, którą otrzymujesz, jeśli wszystko przejdzie przez pocztę, na starszych komputerach zazwyczaj otrzymasz pojedynczy sygnał dźwiękowy z komputera, jeśli wszystko zostanie sprawdzone.

Na nowszych komputerach nic nie dostaniesz: nie zobaczysz posta, nie będzie żadnych wiadomości, sygnałów dźwiękowych, nic ... rodzaj umowy typu „brak wiadomości to dobra wiadomość”. Jeśli nadal chcesz, aby test POST działał na nowszej maszynie, kluczem do trafienia (przynajmniej na komputerach, których używałem) jest Tab. Uderz to kilka razy zaraz po włączeniu zasilania, aby zobaczyć POST na ekranie. Ewentualnie powinna istnieć opcja wyświetlania POST na ekranie w ustawieniach BIOS.