计算机拓扑:为什么要刷BIOS？刷BIOS是否有影响

BIOS刷新”并不陌生，因为通过“刷新BIOS”不但可以增加新功能，而且可以解决一些兼容上的问题。但是我们在刷新的过程中，有时会出现一些这样、那样的问题，而使刷新失败。那么是什么原因造成刷新失败呢？其实如果你了解一下BIOS的刷新过程，将解开这些疑问。 要将BIOS文件写入到BIOS芯片中，要涉及到：BIOS文件、BIOS芯片以及BIOS刷新程序。因此我们就从这三方面做一下详细介绍。（主要介绍BIOS芯片，因为了解了BIOS芯片，也就明白了刷新的过程）
BIOS从类型上可分为：AWARD BIOS、AMI BIOS、Phoenix BIOS。三种BIOS各有各的特点（我们这里不详细说明），但是无论是那一类型的BIOS，都是给系统硬件提供最低层、最直接的驱动。BIOS文件是一个压缩的二进制文件（以AWARD BIOS为例，AMIBIOS的原理与其是一致的，有些地方甚至完全一致。如其两种BIOS文件的BOOT块起始地址，1M文件都从1E000H处开始，2M文件从3E000H处开始）（图一），大体可分为三部分，一部分称为SYSTEM BIOS，是系统中最基本的部分，文件名一般为Original.tmp，所有的BIOS都有这一部分（图二），其中包含有基本的BIOS程序、提示信息及指令等；其实这一部分同时也是解压缩程序，在这以后的各模块主要是靠此部分来解压缩的；同时在其中定义了文件的寻址空间。我们用MODBIN程序打开一个BIOS文件时，其临时文件即为SYSTEM BIOS模块，大小为128K（平时，我们修改BIOS中的内容，主要是修改这部分）。第二部分为扩展BIOS程序，是各个厂商自己定制的不同于标准Award BIOS的功能，实际上几乎所有的厂商都会增加这一部分内容；然后是CPU微代码、ACPI等模块，我们可以在这其间加入其它模块（如捷波恢复精灵）；第三部分为BOOT BLOCK块，这也是BIOS文件中唯一没有被压缩的模块，因其支持ISA显卡和软驱，因此当BIOS被破坏后，我们可以利用这一部分来启动机器并重新恢复。BIOS文件一般有1M（128KB＊8）、2M（256KB＊）、4M（512K＊8）之分。1Mbit=8*128Kbyte(1Byte=8bit)

BIOS芯片，其实就是BIOS文件的载体。BIOS文件存储在芯片中，通过芯片的外部接口可对芯片中的程序进行擦除和读写。BIOS芯片我们可以理解为一个有多个单元的楼房（芯片的存储单元），每一个单元存储一个二进制代码（0或1）。二进制的BIOS文件，就是这样一一按顺序排列存储在芯片中的。BIOS芯片根据存储原理和工艺，可以分为EPROM、EEPROM、FLASHROM等。EPROM是非易失型存储器（图三）（图四），

具有掉电不丢失的特性；其存储单元由浮栅型场效应管构成，利用高压使浮栅带电实现对芯片的写入，擦除内部数据靠紫外线消除浮栅上的电荷，使其不带电。EPROM工作电压为5V，在写入时要用专用的编程器，并且写入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（如ATMEL27C020）。
EEPROM是电擦除非易失型存储器（图五）（图六），其存储单元也是由浮栅型场效应管构成，写入时，利用高压下的隧道效应，令浮栅带电；擦除时，仍是利用高压下的隧道效应，不过电压极性相反，因此令浮栅不带电。EEPROM工作电压为5V，在写入时，需要加上一定的编程电压（VPP＝12V），EERPROM的型号以28开头（如AM28F020）。

FLASH ROM也是电擦除非易失型存储器（快擦写存储芯片）（图七）（图八），其也是浮栅型场效应管构成，写入时，利用热电子注入，使浮栅带电；擦除时，则利用高压下的隧道效应，使浮栅失去电子。FLASH ROM的工作和刷新电压都是5V，其型号一般为29、39、49开头（如SST 39SF020）。目前主板上的BIOS芯片，基本上都属于FLASH ROM。 BIOS芯片有三种基本操作：读取、擦除、编程。要了解以上操作过程，首先了解一下芯片的结构。芯片（存储器）外部接口（引脚）可分为：数据线、地址线、控制线、电源线（图九）。地址线用来确定数据所在的地址，数据线用来输入和输出数据。控制线包括CE、OE、WE；CE是片选信号，当CE为低电平时，芯片被选中（也就是可以对芯片进行任何操作，对于多BIOS芯片串联使用时，可以用CE来选择要操作的芯片是那一片，如RD2000双BIOS系统即为用CE来切换两个BIOS芯片的，通常主板上为单BIOS芯片，因此CE始终为低电平，也就是一直为选中）；OE是输出允许，也是低电平时有效，当OE为低电平时，允许数据输出，也就是可以读取芯片中的内容，当OE是高电平时，输出被禁止，无法读取内容；WE为编程允许，也是低电平有效，当WE为低电平时可以对芯片进行编程（写入），当WE为高电平时不能对芯片进行编程（我们可将此脚接为高电平，那么芯片就无法写入，无敌锁即是将此脚升为高电平，来保护芯片的）。对于EEPROM不需要擦除，可以直接进行编程操作，对于FLASH ROM，需要先擦除芯片内的内容，然后才可以写入新的内容。电原线包括VCC、VPP、PR.。VCC为5V工作电源，VPP为28系列写入时12V电源（29系列此脚为NC，即为空脚），PR则是28系列分块式BIOS，对BOOT BLOCK块进行编写的12V电源。芯片无论是读取、擦除还是编程，都需要各种信号按一定的时序、一定的电平相互配合才能完成，控制信号时序是由编程程序来完成的。完成这段时序的过程，也称为刷新流程（其也是一段程序码，由生产厂家提供，同型号的芯片，虽然生产厂家不同，但是其刷新流程是一致的）；不同的芯片，其控制时序也是不同的，因此编程程序也会根据芯片的型号进行相应的控制。

不同芯片，其控制时序不同，编程程序会根据芯片的型号进行相应的控制，刷新程序是如何识别芯片的型号呢？其实，每一种芯片，都有自己的标识，这就是芯片ID（也称为芯片的身份证），由于不同的芯片，有不同的ID，因此刷新程序就是通过读取芯片的ID，来分辨不同的芯片，同时根据其芯片ID来调用不同的刷新流程代码（控制程序），来完成对芯片的编程的。

看到这里，我们已经大致明白了刷新是如何进行的。接着我们继续了解刷新程序是如何对芯片进行刷写的。当我们运行刷新程序时（以AWDFLASH为例），刷新程序启动后，直接检测BIOS ID（此为BIOS文件的ID）；此时在程序顶端显示BIOS的ID以及BIOS日期，但芯片类型没有显示（由于此时刷新程序是调入内存中的BIOS映象，并没有对BIOS芯片进行操作）（图十）；同时提示让你输入即将刷新的BIOS文件名（在这里强调一下，不少网友询问，下载的BIOS文件扩展名不是bin等规则扩展名，如123等。其实BIOS文件只是一个二进制文件，所以无论什么样的扩展名，只要按其文件的文件名和扩展名完整输入即可），当我们输入BIOS文件的路径及文件名回车后，此时刷新程序检测BIOS芯片的CE脚是否为低电平，如是低电平，则为芯片被选中，接着检测芯片的ID，然后根据BIOS ID在程序的上端（Flash Type）显示对应的BIOS芯片的型号（图十一），同时调用其对应的刷新流程代码（这时即可对BIOS芯片进行读写编程了）。如果刷新程序无法读取芯片的ID，由在（Flash Type）显示Unknown Flash，这时我们是无法对BIOS芯片进行读写编程的

（造成的原因可能是BIOS芯片已经损坏，同时如刷新程序无法调入相应的刷新流程代码，则系统会没有任何提示，而退出，这主要是由于刷新程序版本太高或太低的缘故，此时你可更换其它版本的刷新程序）（图十二）。如果正常系统将继续进行，提示是否保存原BIOS，如按保存，则系统根据上步检测到的BIOS ID，调入其对应芯片的刷新流程代码，检测OE脚是否为低电平，如是低电平，则处理器按芯片的刷新流程通过A0～A17地址线确定芯片存储单元的读出地址，然后再通过D0～D7数据线将指定地址的数据从芯片中读出（一次读取8位二进制代码），并按你输入的文件名，保存为文件。如果我们不保存文件，而直接选择写入，首先，系统要将我们即将写入的BIOS文件与内存中的映象文件进行ID对比（此为BIOS文件ID，这也是为什么我们用普通修改工具无法修改ID的原因），如不一致，则提示The Program Files Part Number doesn't match with your system（图十三），如出现这种提示，我们不应强制写入；如一致则处理器按芯片的刷新流程通过A0～A17地址线确定芯片存储单元的写入地址，然后再通过D0～D7数据线将更新的BIOS文件写入到芯片的存储单元中。正常写入后，系统将提示重启或回到操作系统，我们可以自己选择，至此刷新过程完成。 现在我们了解了BIOS芯片的刷新过程，以后在刷新过程中再有什么错误出现，我们就可以清楚知道问题及原因所在了吧！如您对BIOS刷新有不同的见解，请到笔者小居（www.biosrepair.com）与笔者一叙。
笔者注：虽然BIOS芯片的控制线CE、OE、WE有高低电平之分，但在正常情况下都是低电平，也就是可以随时对芯片进行编程操作。上面我们所说的，刷新程序编程时对芯片的控制脚进行检测，只是让大家明白刷新程序是依据芯片的刷新流程来进行读、写操作。这就是为什么CIH病毒可以对芯片中的内容进行破坏的原因。不过，我们可以人为的将WE脚拉到高电平，就是先切断31脚（WE）与主板的连接，然后和32脚（VCC）之间焊接一个1K的电阻，这样就将WE升为高电平，不能再对芯片写入。