電腦的內部工作原理您了解多少？雖然大多數情況下，硬體與技術相關的維護都由專業人員去做，但是我們還是要熟悉電腦的一切才是比較有益的。當然，這也需要了解電腦的組件與硬體以及工作方式。由此，可以幫助我們在遇到故障時能更好地識別問題並自行解決簡單故障，最起碼能幫助我們更好地向維護人員清楚地告知與解釋問題。
無論是作業系統還是裝置以及連接裝置如硬碟、光碟、內存、顯示卡、鍵盤、滑鼠、印表機、CPU、主機板等它們之間的數據流都有通過BIOS控制的。什麼是BIOS?
什麼是BIOS?
基本輸入/輸出系統Basic Input/Output System的縮寫，也稱為系統 BIOS、ROM BIOS、BIOS ROM或PC BIOS。是一個位於主機板上的韌體，通常是由電腦製造商提供的。它主要用途是充當作業系統和運行它們的固件之間的中間人，負責在開機時進行硬體初始化和檢測，為作業系統和程式提供運行時服務，並為作業系統、電腦固件提供基本的控制和檢測功能。
BIOS是CPU和I/O裝置控制信息和數據流的中間媒介。大多數 BIOS 實現都是通過連接眾多固件（尤其是系統芯片組）來針對特定機器或主板版本進行定制的。最初，BIOS存儲在主機主板上的 ROM 芯片上。在現代系統中，BIOS 存儲在閃存中，無需從主板上卸下芯片即可對其進行重建。這使得用戶友好的 BIOS 固件升級能夠引入新功能或糾正問題。失敗的 BIOS 更新可能會導致主機板無法運行。Windows 10 是Microsoft Windows的最新版本，可在具有 BIOS 固件的電腦上運行。
因此我們說，BIOS是系統開機時運行的第一個軟體，它執行初始診斷測試包（POST，或開機自檢）以查看硬體是否有任何問題。POST 是電腦啟動順利執行的第一步。如果 POST 失敗，電腦將不會繼續啟動。
概括地說，BIOS 是存儲在 ROM 芯片上的固件，是嵌入在硬體中的軟體，可讓您在最基本的級別上訪問和設定系統。
BIOS如何工作？
BIOS作為主機板芯片上的固件，隨電腦一起提供給用戶。BIOS 是可擦除可編程唯讀存儲器 (EPROM) 芯片上的微處理器可以訪問的程式。當用戶打開電腦時，微處理器將控制權交給 BIOS程式，該程式始終位於 EPROM 上的同一位置。相比之下，Windows 或 iOS 等操作系統可以由製造商或供應商預裝，也可以由用戶安裝。
BIOS 包含您的電腦加載其基本硬件所需的指令，包括上面提到的 POST。當 BIOS 啟動電腦時，它首先確定是否所有必要的附件都已就位且可操作。任何包含電腦啟動所需檔案的硬體都稱為可引導裝置。在測試並確保引導裝置運行正常後，BIOS 將作業系統（或系統的關鍵部分）從硬碟或存儲裝置（引導裝置）加載到計算機的隨機存取存儲器 ( RAM ) 中。但是，如果您的系統無法通過 POST，您會在電腦螢幕上看到錯誤消息或代碼，或者BIOS直接會產生一段編碼的音頻序列/嗶嗶聲/蜂鳴聲來指示問題。不同的蜂鳴聲序列表示不同的問題。
關於蜂鳴聲代表的問題，請參照：開機電腦發出嗶嗶聲如何解決？
如何訪問BIOS？
作業系統及其應用程式不必了解有關連接的I/O裝置，而是當裝置詳細信息發生變化時，只需通過 BIOS變更BIOS設定即可。有時，可以在系統設置期間進行變更。
訪問 BIOS軟體會因所使用的電腦而有所不同。但是，以下步驟通常使用戶能夠通過設定實用程式訪問和配置 BIOS：
- 重啟或關閉電腦。
- 當電腦重新打開時，用戶快速應按快速指定按鍵進入系統配置（有些電腦會提示“按 [鍵] 進入 BIOS”）。一些經常用作提示的鍵是 Del、Tab、Esc 和任何功能鍵 (F1-F12)。
- 用戶可以變更硬體設定、管理內存設定、變更引導順序或引導設備、重置 BIOS 密碼以及其他配置任務。
BIOS可以做到什麼？
用戶可以使用 BIOS 用戶界面執行不同的功能，如下所述：
- 用戶可以進行硬體配置
- 可以選擇引導磁碟機
- 可以設置系統時間
- BIOS 允許用戶啟用和禁用某些系統組件
- BIOS用戶界面功能，提供設定密碼提示安全訪問
由於BIOS您的作業系統和程式不需要知道有關連接到系統的 I/O裝置的詳細信息。您可以在系統啟動時進入BIOS 設定，相應地修改這些設定即可。此外，如果要訪問 BIOS 設定，可以在電腦啟動時按住 DELETE 或 F2 鍵。
由於BIOS是主機板的一部分，因此，BIOS 在 PC 上的訪問和配置獨立於任何類型的作業系統。BIOS不依賴於任何電腦和系統，這意味著電腦上運行的作業系統類型無關緊要，例如 Windows 7、Windows 8、Windows 10、Windows XP、Linux、Windows Vista、Unix 或根本沒有作業系統。BIOS 在作業系統環境之外運行。
BIOS的功能是什麼？
在電腦啟動後，BIOS立即識別、配置、測試硬體並將其連接到作業系統。這些步驟的組合稱為引導過程。這些任務分別由 BIOS 的四個主要功能執行：
- 開機自檢 ( POST )：這會在加載作業系統之前測試電腦的硬體，並確保在加載作業系統之前不存在錯誤。它診斷硬體確保它們正常運行。驗證計算機是否滿足必要的部件和功能。還確保電腦在啟動時成功加載任務，例如內存、鍵盤和其他部件的使用。
- 引導加載程式（Bootstrap Loader ）：自檢通過並加載基本指令後，這會找到作業系統。程序引導加載程序包含在 BIOS 中，它搜索並啟動操作系統引導程序。當 BIOS 檢測到一個時，它會將訪問權限轉移到操作系統，這被稱為引導。
- BIOS驅動程式：這會找到運行電腦時與作業系統交互的軟體與對硬體的基本操作控制的驅動程式。BIOS 驅動程序存儲在非易失性存儲器中，其主要功能是提供基本的硬體信息。
- BIOS設定或CMOS設定：這是一個配置程式，使用戶能夠變更硬體和系統設定，如日期、時間和電腦密碼。CMOS 是 BIOS 的非易失性儲存器的名稱。用於存儲內存設定、磁碟類型和電腦系統信息。
註：CMOS（互補金屬氧化物半導體）是構建 NVRAM 所必需的材料。這些 CMOS 芯片以非常低的電流值存儲和維護數據。因此，系統的配置也稱為 CMOS 設定。
不同類型的BIOS
BIOS主要有兩種類型，分別如下：
- UEFI： UEFI 可以容納 2.2 TB 或更大的磁碟機，代表統一可擴展固件接口。它在使用主引導記錄而不是 GPT 技術（更現代的 GUID 分區表）的幫助下處理磁碟機。Apple 的 Mac PC 從未使用過 BIOS。
- Legacy BIOS： Legacy BIOS 用於較舊的主機板以打開 PC。傳統 BIOS 存在局限性，因為它們無法處理或識別大於 2.1 TB 的磁碟機。但是，它控制 CPU 和組件之間的通信方式。
BIOS 與 UEFI
在大多數現代電腦中，您很可能會看到 UEFI 而不是 BIOS。 UEFI 和 BIOS 之間有什麼區別呢？很難區分兩者，因為它們幾乎執行相同的功能。UEFI 與 BIOS 相同，代表統一可擴展固件接口，充當硬體和作業系統之間的中間程式。
與 BIOS 相比，UEFI 提供更多功能並且可以廣泛定制。為了加載作業系統，它不需要單獨的引導加載程式。它有能力管理超過 2TB 的硬碟，因為它提供原生支持 GPT，而 BIOS 無法提供此功能。
BIOS芯片可以升級嗎？
經常會發現，當電腦需要升級到最新的硬體時，BIOS並不支持最新硬體的所有功能。升級BIOS芯片是解決這個問題比較簡單的方法。通常，要在系統上升級 BIOS，文件和信息可在計算機或主板製造商的網站上獲得。
不幸的是，升級 BIOS 可能是非常需要魄力的行動。因為非常有可能導致電腦無法使用，損壞或毀壞BIOS芯片。 如果您一定要升級 BIOS，最好備份硬碟中的所有檔案，此外，請確保有一個恢復跳線，使您能夠恢復原始 BIOS。
如何查看BIOS的版本？
如果您想檢查BIOS 的類型或版本，則需要訪問 BIOS 設定。您將在主BIOS 顯示屏上看到 BIOS 版本或類型，例如 Phoenix、Award、AMI 和更多其他類型的 BIOS。
BIOS安全
BIOS 安全是網絡安全的一個獨特組成部分。有各種各樣的黑客可以在作業系統上運行惡意代碼，這可能會造成對BIOS安全的威脅。2017 年，在主板的 UEFI 內部，安全組織 Cylance 展示了現代 BIOS 安全漏洞如何啟用勒索軟件程序。因此，要重視BIOS的安全。
保護您的BIOS的有三種主要方法：密碼、可信平台模塊 (TPM) 和完整的光碟加密：
- 密碼：BIOS 在作業系統之前啟動，用戶可以在作業系統啟動之前提供密碼並允許大多數其他硬體啟動。然後，用戶必須提供第二次登錄才能訪問電腦的功能。使用兩組密碼可以提供額外的保護，防止繞過傳統網絡安全措施的密碼破解軟體。
- 加密：全碟加密將存儲裝置上的信息轉換為只有授權個人或系統才能破譯的結構。系統硬碟上的所有資料轉換為密文，保護整個磁碟區域和磁碟上的所有檔案。
- TPM：這種技術提供與安全相關的基於硬體的功能。可信平台模塊 (TPM) 芯片是執行加密操作的安全加密處理器。多重物理安全協議保護芯片免受干擾和未經授權的軟體（惡意軟體）。
Mac 有 BIOS 嗎？
沒有。在 Mac 上，沒有與以前的 BIOS 等效的東西。因為 Mac 不使用 EFI。傳統上，他們使用 G4 Mac Minis、eMacs、iBooks、iBooks、Dual G5s 和 OpenFirmware for PowerBooks 等。如果打開聲音，會發出提示音。
當 Mac 遷移到 Intel 平台時，它們實現了 Intel 的可擴展固件接口（最終稱為統一可擴展固件接口）。英特爾創建此系統是為了替代現有的 BIOS系統。
為什麼 BIOS 很重要？
計算機的基本輸入/輸出系統（BIOS）執行多項基本任務，包括：
1、檢查系統是否通電
開機自檢是計算機開機時 BIOS 執行的第一項任務。在POST時，BIOS會驗證電腦的體系結構是否可以完成初始化過程。如果POST正確執行，系統通常會發出蜂鳴聲。但是，如果嘗試失敗，機器通常會發出一連串的嗶嗶聲。這些蜂鳴聲的數量、頻率和順序可用於確定測試失敗的原因。
2、幫助電腦定位軟件並完成啟動過程
BIOS 軟體通常位於唯讀存儲器（ROM）或連接到計算機主板的閃存芯片上。BIOS是第一個在開機時接管系統控制權的程序；因此，它在芯片中的位置至關重要。如果BIOS並不總是位於同一芯片內的同一位置，則設備的微處理器將無法識別它，從而阻止啟動過程的發生。
3、保護系統免受安全威脅
通常，當發現了一個安全漏洞，電腦會收到廠家發佈的BIOS安全補丁提示，您可完成更新修復完成。大多數安全更新都是適度的，不會損害您的系統。
4、幫助解決深層次的性能問題
在主板上，通常會在BIOS級別發現並解決錯誤和其他缺陷。事實上，BIOS故障可能以不同的方式出現。如果您的PC遇到了一個不便的情況，該情況持續了幾次更新（儘管您已經記錄了數十次）並且仍然沒有解決，您可能需要檢查它是否是BIOS問題以及是否有可用的更新來解決它。
5、檢查正常運行的操作系統並將其加載到PC上
BIOS嘗試通過名為引導加載程序的軟體安裝作業系統，該軟體旨在識別任何可訪問的作業系統。BIOS驅動程式還可以為電腦提供與硬體（包括鼠標、鍵盤、網絡設備等）的通信。它協調軟體和硬體之間的通信，確保系統能夠正常運行。如果BIOS出現問題或需要更新，這可能會導致系統出現故障或運行緩慢。因此，保持BIOS的最新版本和安全性非常重要，可以通過更新BIOS來提高系統的穩定性和性能。
總結
本文介紹了什麼是BIOS以及BIOS的功能、如何訪問BIOS以及BIOS的工作方式。
BIOS是計算機正常運行所必需的關鍵組件之一，它啟動幾乎與電腦相關的所有主要功能。隨著裝置環境的發展，運行良好的 BIOS將有助於充分利與電腦的使用。