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                                            认识BIOS ROM芯片

                                            :此文章图片及文字为BIOS维修网站所有,请不要随意转载或用于其它商业目的;如要转载,请注明出处。

                                                BIOS(Basic Input Output System,基本输入/输出系统)是被固化到计算机主板上的ROM芯片中的一组程序,为计算机提供最低级的、最直接的硬件控制。和其它程序不同的是,BIOS是储存在BIOS芯片中的,而不是储存在磁盘中,由于它属于主板的一部分,因此大家有时就称呼它一个既不同于软件也不同于硬件的名字“Firmware”(固件)。BIOS ROM芯片在主板上很引人注目(图1),一般而言,BIOS ROM 芯片是主板上唯一贴有标签的芯片,上面印有“BIOS”字样,虽然有些主板上的BIOS 芯片没有明确印出“BIOS”,但凭借外贴的标签也能很容易地将它认出。在486电脑之前,很少有人知道并在意BIOS的存在,进入Pentium时代后,由于BIOS芯片采用了Flash ROM,电脑爱好者才在升级BIOS的过程中对BIOS有了一个比较直观的认识。CIH病毒的出现,则给我们每个人都上了一堂“代价”极大的硬件课,其毁灭性的破坏能力无疑使几乎所有的计算机使用者都对BIOS的功能和其重要性有了一个无法磨灭的认识,也从此把一直深藏在后台默默无闻的BIOS推到了前台。由于主板生产厂家不同,采用的BIOS ROM也不同,下面我们看一下它的分类。

                                             

                                            一、以芯片类型区分

                                                在微机的发展初期,BIOS都存放在ROM(Read Only Memory,只读存储器)中。ROM内部的资料是在ROM的制造工序中,在工厂里用特殊的方法被烧录进去的,其中的内容只能读不能改,一旦烧录进去,用户只能验证写入的资料是否正确,不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误,则只有舍弃不用,重新订做一份。ROM是在生产线上生产的,由于成本高,一般只用在大批量应用的场合,图2是8088主板上的BIOS ROM芯片。

                                                由于ROM制造和升级的不便,后来人们发明了PROM(Programmable ROM,可编程ROM)。最初从工厂中制作完成的PROM内部并没有资料,用户可以用专用的编程器将自己的资料写入,但是这种机会只有一次,一旦写入后也无法修改,若是出了错误,已写入的芯片只能报废。PROM的特性和ROM相同,但是其成本比ROM高,而且写入资料的速度比ROM的量产速度要慢,一般只适用于少量需求的场合或是ROM量产前的验证。

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                                                EPROM(Erasable Programmable ROM,可擦除可编程ROM)芯片可重复擦除和写入,解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM有两种,一种是不带窗口的,其特性和PROM类似,在专用编程器上只能写入一次,如果写错了,芯片只能报废,这种芯片在各种显卡、声卡和以前的解压卡上都能见到,如图3是S3375显卡上的这种EPROM芯片,由于使用不便,我们平常意义上的EPROM一般是指带窗口的EPROM,这种EPROM芯片有一个很明显的特征,在其正面的陶瓷封装上,开有一个玻璃窗口,透过该窗口,可以看到其内部的集成电路,紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据,完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器(图4)。EPROM内资料的写入要用专用的编程器,并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压(VPP=12—24V,随不同的芯片型号而定)。EPROM的型号是以27开头的,如图5所示的27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在写入资料后,还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住,以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。

                                                EPROM虽然已具备了可重复写入的能力,可是还要借助于EPROM擦除器和专用编程器擦除与写入程序,在使用时既费时又不便。鉴于EPROM操作的不便,后来出的主板上的BIOS ROM芯片大部分都采用EPROM(Electrically Erasable Programmable ROM,电可擦除可编程ROM)。EPROM(图6)的擦除不需要借助于其它设备,它是以电子信号来修改其内容的,而且是以Byte为最小修改单位,不必将资料全部洗掉才能写入,彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EPROM在写入数据时,仍要利用一定的编程电压,此时,只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容,所以,它属于双电压芯片。借助于EPROM芯片的双电压特性,可以使BIOS具有良好的防毒功能,在升级时,把跳线开关打至“ON”的位置,即给芯片加上相应的编程电压,就可以方便地升级;平时使用时,则把跳线开关打至“OFF”的位置,防止CIH类的病毒对BIOS芯片的非法修改。所以,至今仍有不少主板采用EPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色。


                                            这就是从EPROM芯片的窗口,看进去的芯片细微图

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                                            紫外线擦除器,专用于擦除EPROM芯片的工具

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                                                Flash ROM(快闪ROM,图7)则属于真正的单电压芯片,在使用上很类似EPROM,因此,有些书籍上便把Flash ROM作为EPROM的一种。事实上,二者还是有差别的。Flash ROM在擦除时,也要执行专用的刷新程序,但是在删除资料时,并非以Byte为基本单位,而是以Sector(又称Block)为最小单位,Sector的大小随厂商的不同而有所不同;只有在写入时,才以Byte为最小单位写入;Flash ROM芯片的读和写操作都是在单电压下进行,不需跳线,只利用专用程序即可方便地修改其内容;Flash ROM的存储容量普遍大于EPROM,约为512K到至8M KBit,由于大批量生产,价格也比较合适,很适合用来存放程序码,近年来已逐渐取代了EPROM,广泛用于主板的BIOS ROM,也是CIH攻击的主要目标。

                                            二、以芯片容量区分

                                                在BIOS ROM芯片的容量方面,现在主板上常用的Flash ROM的容量一般多为1M(图8)或2M(图9)一直到4M(图10)。在486时代,一般只用512K Bits的BIOS ROM,从Pentium级以后就主要采用1M Bits的BIOS ROM了,随着BIOS的功能越来越多,支持的硬件越来越多,因此程序码也越来越长,1M Bits的容量已不使用,目前出的主板上大多采用2M甚至4M Bits的BIOS ROM。

                                                随着BIOS功能的增加,BIOS文件也越来越大,因此需要现大容量的BIOS芯片,如现在BIOS芯片容量多在8M 16M 32M 64M等,甚至更大的128M。由于芯片容量的问题,无法采用老芯片的寻址和封装方面,因此都采用串行方式,以减少脚数。

                                                因为各类芯片上的型号标识都严格遵循集成电路编号规则,因此从芯片的编号上我们就可以得知芯片的类型、容量和读写速度,如W29C020-12,就是一片32脚封装的Flash ROM芯片,在芯片上容纳了256个存储单元,每个单元占1个字节长度,所以每片的容量为256K×8位,其读写速度为120ns。
                                             

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                                            三、以芯片内部烧录的BIOS区分

                                                目前市面上较流行的主板BIOS主要有 Award BIOS、AMI BIOS、Phoenix BIOS三种类型。Award BIOS(图11)是由Award Software公司开发的BIOS产品,在目前的主板中使用最为广泛。Award BIOS(图12)功能较为齐全,支持许多新硬件,目前市面上多数586主机板和PⅡ主板都采用了这种BIOS;AMI BIOS是AMI公司出品的BIOS系统软件,开发于80年代中期,早期的286、386大多采用AMI BIOS,它对各种软、硬件的适应性好,能保证系统性能的稳定,到90年代后,绿色节能电脑开始普及,AMI却没能及时推出新版本来适应市场,使得AMI BIOS失去了大半壁江山;Phoenix BIOS是Phoenix公司产品,Phoenix意为凤凰,有完美之物的含义。Phoenix BIOS 多用于高档的586原装品牌机和笔记本电脑上,其画面简洁,便于操作,该公司目前已与AWARD合并。

                                             

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                                            四、以封装形式区分

                                              早期的BIOS芯片大多采用DIP(双列直插)形式的封装,随着半导体封装技术的发展,SOJ、TSOP、PSOP、PLCC等多种封装形式相继出台。老款台式机主板上的BIOS大多是DIP封装,有的为节省空间,采用了PLCC形式的封装,如图13。

                                               目前随着BIOS文件的增大,台式机也采用大容量的25 SPI系列串行芯片;

                                               笔记本电脑上的BIOS大多采用TSOP封装。 最新的主板多用大容量的SOP 25 SPI芯片;

                                               为了方便更换BIOS芯片,现在主板上都安装有插座,使用工具可以取下、更换BIOS芯片。

                                             

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                                            PLCC32

                                             

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                                            TSOP48

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                                            SOP8

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                                            SOP16


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                                            五、以芯片的生产厂商区分

                                                生产ROM芯片的厂家很多,主要有Winbond、Intel、ATMEL、SST、MXIC等品牌。由于Winbond(华邦)生产BIOS ROM芯片时间较早,与主板的原始设计相兼容,因而市场占用量较大。Intel公司则在Flash ROM市场始终占领着领导者的地位,其586时代的I28F001BX芯片、I810(815)主板上的N82802AB芯片,都在BIOS的恢复方面给人留下了深刻的印象。图14为RF810编程器上列出的常见的BIOS ROM芯片的生产厂商。

                                               其实,不光主板上有BIOS,其它设备上如网卡、显卡、MODEM、数字相机、硬盘等也有所谓的BIOS,象显卡上的BIOS(图15),来完成显卡和主板之间的通讯;硬盘的启动和使用也需要HDD BIOS来完成。这些外部设备上的BIOS也和主板的BIOS一样,采用FLASH ROM作BIOS ROM芯片,同样也可以方便地升级,以修改其缺陷及增强其兼容性。

                                             

                                               正确的FLASH IC计算方式

                                            • 1Mb=1024K=128KByte

                                            • 1Byte=8bit

                                            • 所以你将下载的升级程序码文件乘以8才等于IC容量。计算BIOS容量也是同样,检测的容量乘以8才等于BIOS的真实容量。

                                            建议使用Netscape4.0或IE 4.0以上版本,以800*600浏览
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