Dove è archiviato il BIOS?

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

Il software BIOS è memorizzato su un chip ROM non volatile sulla scheda madre. ... Nei moderni sistemi informatici, i contenuti del BIOS sono memorizzati su un chip di memoria flash in modo che i contenuti possano essere riscritti senza rimuovere il chip dalla scheda madre. Ciò consente di aggiornare facilmente il software BIOS per aggiungere nuove funzionalità o correggere bug, ma può rendere il computer vulnerabile ai rootkit BIOS.

Poiché mezzi ROM R ead- O olo M emory, perché possono il contenuto BIOS essere riscritte?

Il "chip di memoria flash" ha lo stesso significato della "ROM non volatile", che significa entrambi dove è archiviato il BIOS?

Per aggiungere alla risposta di Varaquilex, il software BIOS è memorizzato in una ROM programmabile e cancellabile elettricamente (EEPROM) che consente agli aggiornamenti del firmware di essere eseguiti elettronicamente. I chip BIOS molto vecchi erano in realtà chip UV-EPROM che richiedevano la cancellazione con l'esposizione alla luce UV prima di poter essere riprogrammati.

Modifica: Come è stato sottolineato nei commenti, anche prima di quel chip a uso singolo programmabile ROM (PROM) a volte venivano usati che non potevano essere riprogrammati una volta configurati e richiedevano la sostituzione completa per l'aggiornamento (anche se ciò era raramente richiesto).

La ROM è di sola lettura, quindi perché è possibile riscrivere il contenuto del BIOS?

Il programma BIOS stesso è memorizzato in una EEPROM (che può essere [E] elettricamente [E] rasable e [P] rogrammable) o in una memoria flash. Quindi la sola lettura qui riguarda il chip non volatile. Il contenuto della memoria rimane quando viene interrotta l'alimentazione, a differenza della RAM volatile. La ROM essendo EEP aiuta a riscrivere o aggiornare il BIOS. Allora per tali operazioni, dovevi rimuovere il chip BIOS dalla scheda, metterne uno nuovo (se non è PROM o EPROM), o se la sua EPROM devi portarlo al produttore e lasciarlo riprogrammare il chip e ricollegalo alla scheda. Dopo gli attuali progressi, grazie alle EEPROM, non è necessario rimuovere il chip per eseguire tali operazioni, è sufficiente fare in modo che il computer faccia il lavoro elettricamente .

Il "chip di memoria flash" ha lo stesso significato della "ROM non volatile", che significa entrambi dove è archiviato il BIOS?

da Wikipedia :

La memoria flash è un supporto di memorizzazione elettronico non volatile che può essere cancellato e riprogrammato elettricamente.

La memoria flash è stata sviluppata dalla EEPROM (memoria di sola lettura programmabile e cancellabile elettricamente). Esistono due tipi principali di memorie flash, che prendono il nome dalle porte logiche NAND e NOR. Le caratteristiche interne delle singole celle di memoria flash presentano caratteristiche simili a quelle delle porte corrispondenti. Mentre le EPROM dovevano essere completamente cancellate prima di essere riscritte, la memoria flash di tipo NAND può essere scritta e letta in blocchi (o pagine) che sono generalmente molto più piccoli dell'intero dispositivo. Il tipo di flash NOR consente di scrivere una parola macchina (byte) in una posizione cancellata o di leggerla in modo indipendente.

EEPROM e memoria flash non si riferiscono alla stessa cosa: sono due tipi di memoria simili a quelli sviluppati l'uno dall'altro e contengono tipi / configurazioni differenti di transistor MOS. Tuttavia, sono la memoria in cui risiede il programma BIOS.

Per affrontare un altro malinteso, voglio menzionare questa relazione CMOS-BIOS:

Le impostazioni del BIOS sono memorizzate nel chip CMOS (che viene mantenuto alimentato tramite la batteria sulla scheda madre). Ecco perché il BIOS viene ripristinato quando si rimuove la batteria e si ricollega. Lo stesso programma viene eseguito ma le impostazioni sono predefinite. Vedi questa risposta per una visione dettagliata delle memorie utilizzate durante il processo di avvio.

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Per estendere l'argomento BIOS CMOS, grazie a @Andon M. Coleman , voglio aggiungere il suo commento alla risposta:

Vale la pena ricordare che le impostazioni del BIOS non devono essere archiviate nella memoria CMOS volatile. Esistono molti sistemi embedded che memorizzano le loro impostazioni in NVRAM. L'unico motivo per cui i PC hanno smesso di usare la CMOS volatile in tutti questi anni è che avevano già una batteria per mantenere il ticchettio dell'orologio interno in tempo reale mentre l'alimentazione è spenta (ricorda che quando hai premuto l'interruttore di alimentazione su un PC-AT , ha letteralmente interrotto tutta l'alimentazione alla scheda madre). Ciò significava che una memoria volatile più economica poteva essere utilizzata per memorizzare le impostazioni di sistema. Quindi è principalmente per scopi storici.

Come supplemento alle altre risposte, mi piace un approccio più visivo:

Questo chip BIOS non sembra essere particolarmente ben inserito nel suo socket.

Il BIOS, inclusi i nuovi fantasiosi BIOS UEFI, sono software memorizzati su un chip sulla scheda madre. I dettagli tecnici sono già stati trattati da zelanix e Varaquilex.

Il chip è spesso, ma non sempre, rimovibile per facilitare la manutenzione. Alcune schede madri includono più di un BIOS, principalmente come espediente di vendita, ma in alcuni casi il secondo BIOS aiuta a recuperare da alcuni problemi (generalmente causati dall'utente):

Potrebbe anche valere la pena notare che sulla maggior parte delle macchine prima dell'80286, i dati potrebbero essere letti dalla ROM con la stessa velocità della RAM, ma mentre le larghezze di banda della RAM sono migliorate enormemente dagli anni '80, le larghezze di banda delle materie prime-ROM non lo sono [chip ROM veloci esistono , ma aumentare la velocità della ROM oltre un certo punto aumenterebbe il prezzo]. Poiché la lettura di ogni byte di una ROM BIOS una sola volta richiederebbe solo una frazione di secondo, alcune macchine 80386 e la maggior parte delle macchine 80486 e successive offrivano un'opzione per copiare il BIOS nella RAM all'avvio. Le macchine moderne vanno ancora oltre e posizionano effettivamente i chip ROM BIOS su un bus che è completamente separato dal bus RAM ed è moltoPiù lentamente. A differenza delle macchine dell'era 80486 che inizierebbero eseguendo dalla ROM un programma che si copiava su RAM, molte macchine più recenti hanno processori che non possono affatto eseguire il codice dalla ROM. Invece, hanno un circuito che all'avvio legge alcune parti della ROM nella RAM e la esegue.

Guarda l'articolo di Wikipedia come letto nel gennaio 2005:

Prima del 1990 circa i BIOS erano tenuti su chip ROM che non potevano essere modificati. Con l'aumentare della complessità e della necessità di aggiornamenti, il firmware del BIOS viene archiviato su EEPROM o dispositivi di memoria flash che possono essere aggiornati dall'utente. Tuttavia, un aggiornamento BIOS eseguito in modo errato o interrotto può rendere inutilizzabile il computer o il dispositivo. Per evitare la corruzione del BIOS, alcune nuove schede madri hanno un BIOS di backup. Inoltre, la maggior parte dei BIOS ha un "blocco di avvio" che è una parte della ROM che viene eseguita per prima e non è aggiornabile. Questo codice verificherà che il resto del BIOS sia intatto (tramite checksum, hash, ecc.) Prima di saltare ad esso.

Oggi, ovviamente, abbiamo un articolo di Wikipedia che confonde le persone dicendo che il chip è "ROM non volatile" in un respiro e che può essere scritto nel prossimo. La lezione da imparare qui è che Wikipedia spesso non è molto ben scritto e che gli articoli cambiano, non sempre in meglio.

Suggerisco di leggere libri. I PC di aggiornamento e riparazione di Scott Mueller , per scegliere uno dei numerosi libri, ha un intero capitolo sul BIOS, che discute di tutti i tipi di cose da dove si trova il chip BIOS ai vari tipi (elencando quattro: ROM, PROM, EPROM e EEPROM) di tali chip.

Alcune citazioni:

Indipendentemente dal tipo di ROM utilizzato dal sistema, i dati memorizzati in un chip ROM sono [sic] non volatili e rimangono indefinitamente a meno che non vengano cancellati o sovrascritti intenzionalmente (nei casi in cui ciò sia possibile). - Aggiornamento e riparazione di PC , p.373

Praticamente tutti i PC costruiti dal 1996 includono una ROM flash per archiviare il BIOS. Una ROM flash è un tipo di chip EEPROM che è possibile cancellare e riprogrammare direttamente nel sistema senza attrezzature speciali. - Aggiornamento e riparazione di PC , p.387

I libri non sono perfetti. Si possono discutere i dettagli con la definizione di "flash blush" di Mueller qui, per esempio. Ma quelli buoni sono generalmente revisionati e hanno spiegazioni più coerenti rispetto a gran parte di Wikipedia, che almeno non si contraddicono da frase a frase.

Presumendo un PC moderno e non impantanarsi nel modo in cui i PC funzionavano due decenni fa:

Il firmware della macchina è tenuto su un chip di memoria non volatile sulla scheda madre. In realtà contiene molto. (Il Pm49FL004T menzionato nella mia risposta qui contiene mezzo MiB, e come menzionato nella mia risposta qui alcuni chipset sono in grado di supportare 16 MiB di firmware.) È coinvolto in molto più del semplice bootstrap di sistema, anche per i sistemi operativi in ​​modalità protetta. I suoi contenuti sono modificabili, ma non così facilmente come i contenuti (volatili) della RAM del sistema principale. Sui sistemi EFI, il chip contiene non solo il codice firmware e i dati (sola lettura) ma i valori delle variabili EFI non volatili.

In realtà, negli ultimi giorni c'è un sistema più sofisticato su come archiviare il BIOS. Immagina 2 banchi di memoria simili all'unità flash, appena più piccoli. Uno di questi è accessibile in sola lettura e il secondo è disponibile per la scrittura (per eseguire il flash della nuova versione del BIOS). Il motivo per 2 parti è un backup, quando la scrittura del nuovo BIOS non ha esito positivo. Se il flashing del nuovo BIOS ha esito positivo, queste 2 parti cambiano e il dispositivo può essere riavviato con il nuovo BIOS.

ATTENZIONE: non tutti i tipi di dispositivi hanno questo sistema. A volte è una semplice piccola memoria flash che viene semplicemente sovrascritta. Di solito, viene richiesto di eseguire il backup dell'elettricità e di non interrompere il processo di aggiornamento.

Nei vecchi tempi delle schede madri c'era la memoria EPROM, che poteva essere riscritta dopo che la memoria era stata cancellata da una luce forte, o più tardi una memoria PROM, che poteva essere scritta una sola volta. Entrambi potrebbero essere eseguiti solo da un dispositivo di programmazione speciale, quindi il chip BIOS dovrebbe essere rimosso dal dispositivo da scrivere.

Nel PC IBM originale la "ROM" del BIOS era, credo, una sorta di ROM (EPROM) programmabile elettricamente ("write once"). Penso che sia stato incassato, ma non ci si aspettava davvero che sarebbe stato "aggiornato" sul campo. Altri computer dell'epoca usavano qualcosa di simile.

Man mano che i sistemi diventano più complessi, diventa più vantaggioso avere il BIOS "aggiornabile sul campo" (e senza la necessità di aprire la scatola e scambiare fisicamente la parte). Quindi i sistemi hanno iniziato ad avere vari tipi di "ROM" BIOS riscrivibili. I vantaggi erano tre:

1. La probabilità che si verifichi un bug aumenta con l'aumentare della complessità dei sistemi.
2. È stato interessante poter aggiornare, integrare nuove funzionalità.
3. Per le schede madri che potrebbero essere utilizzate in diverse scatole (forse anche con nomi di marchi diversi), è stato interessante poter personalizzare il BIOS in fabbrica per l'uso specifico.

Scatole più grandi, più o meno contemporaneamente al PC IBM originale, iniziarono anche ad avere una sorta di memoria "boot" di sola lettura invece della più primitiva tecnologia "bootstrap loader". Alcuni di questi erano ROM programmate da maschere, altri EPROM, alcuni addirittura RAM che veniva letta da un dischetto tramite un piccolo "processore di servizio".

La ROM originale è stata letteralmente prodotta in questo modo a livello di silicio. Una volta che lo hanno reso elettrico programmabile dagli utenti, allora alcune cose:

1. in molti hanno internamente un circuito di aumento della tensione hardware che consente a 3,3 V o 5 V di saltare internamente a 12 V per eseguire la programmazione effettiva. Questo è vero per la vecchia PROM, EPROM, UVEPROM, o EEPROM.

2. Se disponibile nei modelli precedenti, la funzione cancellabile UV (luce ultravioletta) consentiva ai circuiti di abilitare solo + 12 V interni sulla programmazione del dispositivo e una finestra UV consentiva la luce UV nell'area del chip, ma la finestra UV doveva essere coperta dopo la programmazione o il chip si cancellerebbe sotto qualsiasi illuminazione flourescent della stanza. La cancellazione UV è stata anche molto veloce da cancellare, molto più veloce della riprogrammazione dell'intero chip a 0 o 1.

In molti casi esiste un circuito di step-up interno a tutte le PROM "programmabili".

3. La successiva EEPROM consentiva l'eliminazione elettrica, alla EPROM o alla UVEPROM.

4. Successivamente è arrivata la tecnologia Flash e ha aggiunto diverse tecnologie di circuito (a livello di transistor) e densità più elevate rispetto alla vecchia EEPROM.

5. In quasi tutti i casi da quando la ROM originale è stata arrestata, quasi tutte le PROM del BIOS sono sospette in molti (25%?) Problemi del computer. Queste PROM successive (che hanno tutte alcune funzioni programmabili) possono essere danneggiate o semplicemente "dimenticare" il loro programma nel tempo.

Le PROM, indipendentemente da quanto cancellate o riprogrammate, devono essere maneggiate con cura (danni ESD), invecchiamento o umidità.

In circa 1/4 i casi di computer difettosi riprogrammando un BIOS "buono" di solito risolve il problema. Quindi, anche se il tuo BIOS è "buono", paga sempre il reflash, se possibile.

il BIOS è archiviato nel chip CMOS o NVRAM, che sono piccole quantità di memoria non volatile sulla scheda madre (ovvero, conservano i dati indefinitamente senza bisogno di energia).

Per quanto riguarda quale messaggio ricevi se tutto passa per posta, sui computer più vecchi di solito ricevi un singolo segnale acustico dal tuo computer se tutto è andato a buon fine.

Su macchine più recenti, non otterrai nulla: non vedrai il post, non ci saranno messaggi, segnali acustici, niente ... una specie di affare "nessuna notizia è una buona notizia". Se vuoi ancora vedere il POST in esecuzione su una macchina più recente, la chiave da premere (almeno sui computer che ho usato) è Tab. Colpiscilo alcune volte subito dopo aver acceso l'alimentazione per vedere il POST sullo schermo. In alternativa, dovrebbe esserci un'opzione per far apparire il POST sullo schermo nelle impostazioni del BIOS.