BIOS沒你想的那么簡單!

超載

什么是BIOS？

它是在通電引導階段運行硬件初始化，以及為操作系統(tǒng)提供運行時服務的固件。BIOS最早隨著CP/M操作系統(tǒng)的推出在1975年出現(xiàn)，預安裝在個人電腦的主板上，是個人電腦啟動時加載的第一個軟件。現(xiàn)在，BIOS的作用是初始化和測試硬件組件，以及從大容量存儲設備（如硬盤）加載引導程序，并由引導程序加載操作系統(tǒng);當加載操作系統(tǒng)后，BIOS通過系統(tǒng)管理模式為操作系統(tǒng)提供硬件控制。

CMOS又是啥？

提到BIOS就不得不說CMOS，很多人容易將二者搞混。CMOS是電腦上一個非常重要的存儲器，可以讓BIOS的設置，硬件參數(shù)得到保存。同時，在BIOS程序引導電腦啟動時，也需要加載CMOS中的設置值。CMOS通常被集成在南橋芯片組中，而BIOS的替代者UEFI則多用NVRAM，也是一種存儲芯片來存儲設置。

更準確的說，BIOS是存儲在只讀存儲器（EEPROM或閃存），而CMOS為隨機存儲器（RAM）;BIOS中存儲的是程序，而CMOS中存儲的是普通信息。CMOS中保存的內(nèi)容在斷電會時就消失了。所以，我們在清空BIOS設置的時候，會需要摳掉主板“電池”放電，讓CMOS無法“記住”那些BIOS設置，從而恢復到最基礎的狀態(tài)。

BIOS都“管理”啥？

之所以被稱之為“基本輸入輸出系統(tǒng)”，BIOS的作用就非常直接明確——它負責管理電腦中所有硬件的基本操作。如基礎檢測、硬件的初始化、分配資源（I/O地址、IRQ中斷值、DMA通道等）、并且“協(xié)助”加載操作系統(tǒng)，例如Windows、Linux。

在內(nèi)存中，總有一個被保留的640KB地址空間被稱為基本內(nèi)存，它的用途非常固定，如A0000H～BFFFFH保留給顯卡的顯存使用，C0000H～C7FFFH為顯卡的BIOS，C0000H～FFFFFH保留給系統(tǒng)中各設備的BIOS、IDE、SATA等BIOS也都在這一段空間中，其中“系統(tǒng)BIOS”一般占用最后的64KB或更多。通常，計算機的啟動過程是在主板的BIOS控制下進行的，這個BIOS也稱為“系統(tǒng)BIOS”。

系統(tǒng)BIOS在激活時會校驗CMOS中的資料是否正確，若正確則會將這些資料和已找到的硬件信息整合成一張表格，寫到內(nèi)存中，也就是所謂的SMBIOS（System Management BIOS），若錯誤則用默認的值取代CMOS提供的資料。這其中，SMBIOS扮演的主要角色是將主板或X86架構的系統(tǒng)通過BIOS呈現(xiàn)在用戶面前。

具體到BIOS的工作流程，當按下電腦開機鍵的那一刻，電源就開始向主板供電，經(jīng)過供電電路的電壓轉(zhuǎn)換，通過EC芯片分別給不同設備（如CPU、北橋等）供電。這個時候會有一組復位信號提供給CPU，讓CPU復位初始化，“做好準備”迎接自檢。如果CPU是功能正常的，它會馬上開始從地址FFFFOH處執(zhí)行指令，這個地址在“系統(tǒng)BIOS”的地址范圍內(nèi)，放在這里的一般是一個跳轉(zhuǎn)指令，跳到系統(tǒng)BIOS的真正開始代碼處。

BIOS是怎么工作的？

當電腦的電源開啟，BIOS就會從主板上的ROM芯片運行，運行加電自檢（POST），測試和初始化CPU、RAM、直接存儲器訪問控制器、芯片組、鍵盤、軟盤、硬盤等設備。當所有的Option ROM被加載后，BIOS就試圖從引導設備（如硬盤、軟盤、光盤、閃存盤）加載引導程序，由引導程序加載操作系統(tǒng)。

具體來說，開啟電源的階段，其實就是激活電源的過程，這期間BIOS“調(diào)閱”COMS中存儲的設置，檢查是否正確無誤，并檢查電腦某一些硬件的基礎狀態(tài)，確認無誤后BIOS就會進入下一個階段。在這個階段中，用戶其實是無法看到屏幕上有任何顯示的。如果這個階段出現(xiàn)錯誤，我們也無法通過顯示圖像來檢查，而是主要通過兩種方式來檢查錯誤，第一種是主板的揚聲器，有些主板自帶揚聲器，有些則是通過4Pin的插針外接揚聲器（部分機箱會附帶），通過揚聲器不同的蜂鳴聲，再對照錯誤提示來判斷問題出在哪里。

第二種方式則是使用更為專業(yè)的診斷卡、又稱Debug卡來判斷，在加電開啟的那一刻，Debug卡會讀取并且顯示特定的代碼組合來提示用戶BIOS在做什么樣的工作、當下的狀態(tài)如何，然后通過代碼說明書一一對照，就能了解到具體的情況了。有些主板會將debug卡集成在主板上，就是板載LED顯示屏。注意，這個階段只是檢查設備，BIOS不會進行初始化設備的驅(qū)動工作。

接下來，BIOS將進入自檢狀態(tài)，也就是P.O.S.T（Power on self test）階段。這個階段BIOS將一一檢查設備是否能正常工作，首先查找顯卡的BIOS，存放顯卡BIOS的ROM芯片的起始地址通常在C0000H處，然后調(diào)用它的初始化代碼，由顯卡BIOS完成顯卡的初始化，之后屏幕才可以顯示信息。接著，BIOS將調(diào)用在前一個階段找到的各設備BIOS代碼（如內(nèi)存的SPD），以完成相應設備的初始化。查完其它所有設備后，BIOS將顯示自己的啟動畫面，接著檢查CPU的類型和工作頻率、電腦的總內(nèi)存容量，然后系統(tǒng)BIOS開始測試和配置系統(tǒng)中安裝的一些標準硬件設備，然后BIOS開始檢查并配置系統(tǒng)中的即插即用設備，例如鍵盤鼠標等等。開機時和開機后所有需要用到的設備都是在這個階段被激活的。

最后，當所有設備檢測完畢并能正確驅(qū)動后，BIOS就會進入引導階段，它將會“退居幕后”，將加載系統(tǒng)的主導權交給硬盤的主引導扇區(qū)，如GPT或者MBR（硬盤或者閃存盤等引導設備保存的內(nèi)容）。

目前市場上主要提供BIOS的公司其實只有四家，分別是Phoenix Technologies鳳凰科技、American Megatrends安邁科技、Insyde Software系微軟件和Byosoft百敖軟件，無論你的主板是什么品牌、電腦是哪個公司出品的，概莫能外。

BIOS的替代者UEFI

統(tǒng)一可擴展固件接口（英語：Unified Extensible Firmware Interface，縮寫UEFI）肩負著替代BIOS的任務，用來定義操作系統(tǒng)與系統(tǒng)固件之間的軟件界面。UEFI同樣負責加電自檢（POST）、聯(lián)系操作系統(tǒng)以及提供連接操作系統(tǒng)與硬件的接口，所以本質(zhì)上，它屬于BIOS的高級發(fā)展型產(chǎn)物。

英特爾于2000年開發(fā)出可擴展固件接口EFI（Extensible Firmware Interface），隨后，由業(yè)界多家著名公司共同成立統(tǒng)一可擴展固件接口論壇（UEFI Forum），EFI被更名為UEFI，且由UEFI論壇制定新的UEFI規(guī)范。

于BIOS相比，UEFI最顯著的區(qū)別就是采用模塊化設計，最重要的地方在于突破了傳統(tǒng)16位代碼的尋址能力，達到處理器的最大尋址。另外它通過加載UEF嗎區(qū)動程序的形式，識別及操作硬件，不同于BIOS利用掛載實模式中斷的方式增加硬件功能。

另外，BIOS必須將一段類似于驅(qū)動程序的16位代碼（如RAID卡的Option ROM）放置在前文提到過的固定位置，即0×000C0000至0×000DFFFF之間存儲區(qū)中，啟動時運行這段代碼的初始化部分，從而實現(xiàn)對電腦的驅(qū)動、自檢、引導。而UEFI下的驅(qū)動程序可以由EFI Byte Code（EBC）編寫而成，而且開發(fā)難度很低，所有的電腦配件提供商都可以參與制作，情形非常類似于現(xiàn)代操作系統(tǒng)的開發(fā)模式，簡言之就是更為容易，所以UEFI的功能性得到了前所未有的提升。

因此，用戶感最直觀地看到的改變就是UEFI可以直接驅(qū)動所有硬件功能，甚至包括圖形化的操作界面，比如我們時下電腦的BIOS（注：目前依舊使用習慣用語BIOS指代BIOS和UEFI），幾乎都可以通過圖形化界面操作，甚至支持鼠標、網(wǎng)絡連接等功能。這對基于傳統(tǒng)BIOS的系統(tǒng)來說是件難以實現(xiàn)的，在BIOS中添加幾個簡單的USB設備支持都曾使很多BIOS設計人員痛苦萬分。所以目前所有的新電腦、新主板無一例外都是基于UEFI的，只不過習慣上我們依舊稱其為“BIOS”罷了。

BIOS究竟什么樣？

注意，這里的BIOS其實代指BIOS和UEFI，日常的習慣用語罷了，準確說現(xiàn)在是UEFI了。開機后進入BIOS界面的方式根據(jù)廠商的不同有很大區(qū)別，最主要的方式是按下Del鍵，此外按F1、F2、F11等也是常見的方式，一般在啟動過程中會有相關提示。特別提醒，如果是設置了Fastboot（快速引導）的BIOS，則沒有機會進入BIOS設置界面，只能清空BIOS（跳線或取下主板的紐扣電池）恢復初始狀態(tài)才可以。

其實，無論是傳統(tǒng)的BIOS還是新的UEFI，在界面上都有近似之處，除了歡迎頁（或者是EasyMode）之外（多使用快捷鍵F6、F7切換為“高級模式”），二者乍看起來外觀上沒有多大區(qū)別。最直觀的差異其實就是晃動鼠標，如果有鼠標指針操作，則基本可以確定是UEFI570在BIOS設置界面，一般都分為幾個最基本的頁面，其中“AAdvance（高級）”、“Monitor（監(jiān)視器）”、“Boot（啟動）”是大部分主板都有的，它們的內(nèi)容分別是板上設備設置、主板運行狀態(tài)和啟動設備設置。此外還有負責處理器、內(nèi)存等主要配件的頻率、電壓等設置的頁面，不同的品牌甚至是不同的子品牌主板常常有不同的名稱，例如華碩玩家國度（ROG）主板中被稱為“Extreme Tweaker”、在微星主板中則是“OC”。另外還有一個常常被忽略，但也比較重要的主板信息和基本設置頁面，主要顯示主板的型號、BIOS版本、語言、日期、處理器和內(nèi)存信息等，這在華碩主板中被稱為“Main”頁面，而在微星主板中則是“System Status（系統(tǒng)狀態(tài)）”，不一而足，這就要看BIOS廠商的設計了。

這便是最最基本的BIOS界面信息了，在了解了這些之后，我們便可以根據(jù)自己需求進行設置。注意，有一些設置即便將BIOS設置為中文也無法準確翻譯（多半還是會以英文顯示），而且含義比較含混，可能大家不太清楚具體的功能和作用。所以筆者也將這些BIOS設置的含義一并分享給讀者，方便大家對自己電腦的BIOS進行調(diào)節(jié)。

在BIOS中，我們需要了解的主要設置包括處理器、內(nèi)存、硬盤，以及一些比較有特色的優(yōu)化設置項目。由于各個品牌的主板對同一功能的中英文描述可能都存在差異，所以我們提到的項目名稱可能與大家的主板有一定區(qū)別，但不同主板的設置內(nèi)容不會相差太多。

·CPU設置

處理器設置是一個重要的設定，除了電壓調(diào)節(jié)等基本操作選項外，還有一部分是可超頻主板才擁有的設置選項，在非超頻主板上這部分設置可能就會缺失，所以還要大家對應自己主板進行理解。這其中，英特爾平臺除了Z系列芯片組主板外，大部分主板是不支持超頻的，而AM D的主板則多數(shù)支持超頻設置，所以設置選項相對也更為豐富一些。注：在處理器設置中比較常見的項目如下，其中如無特別標注，均為英特爾、AMD處理器同時支持的項目。

CPU Ratio：CPU倍頻，通常會有幾個選項，“Auto”、“AIICore”、“Per Core”、“Specific Per core”。其中“Auto”就是默認的CPU倍頻、“All Core”所有核心同時達到的最高倍頻、“PerCore”可以設置在不同的負載下單核心可達到的最高倍頻;“Specific Per Core”則比較獨特，它主要給極限超頻用戶使用，可以根據(jù)每個核心的素質(zhì)分別設置不同的倍頻;

Multi Core Enhancement：強制所有核心運行在最高頻率，關閉此選項可以讓電腦動態(tài)調(diào)用CPU頻率資源，同時也能節(jié)省電力;

CPU Cache Ratio：CPU緩存倍頻，如果要提升超頻成功率，就不要設置得太高，夠用就好;

Minimum CPU Cache Ratio：最低CPU緩存倍頻，適當設置可防止緩存與處理器頻率相差太大影響性能;

BCLK Frequency：外頻設置，擁有這項設置的主板主要是英特爾Z系列芯片組產(chǎn)品和AMD的平臺產(chǎn)品，而且要對應可超頻的處理器才能激活設置;

BCLK Spread Spectrum：外頻擴展頻譜，可應對主板上的電磁干擾，讓運行時鐘更精確。如果進行大幅超頻最好關閉，以防止它對頻率的介入調(diào)節(jié)影響超頻穩(wěn)定性，不過這個選項可不是每個主板都有的，即便是部分可超頻主板也不一定就提供該設置;

Boot Performance Mode：進入操作系統(tǒng)之前的CPU狀態(tài)。選項中的Max Battery為最節(jié)能狀態(tài)，CPU會工作在最低倍頻的狀態(tài)下，直到進入開始載入操作系統(tǒng);Max Non-Turbo表示CPU會工作在自動倍頻下;而設置為Turbo Performance時CPU會在開機后就運行在最大速度下，筆者建議設置為Max Battery即可;

AVX Ratio Offset：AVX倍頻補償，即AVX指令集與CPU實際運行頻率的差距。AVX指令集調(diào)用時，CPU的功耗發(fā)熱都非常大，適當降低AVX頻率有助于超頻成功率的提升。一般每一檔為降低100MHz，筆者建議設置2至3檔即可;

Ring to Core Ratio Offset：環(huán)形總線與核心倍頻比自動調(diào)整。注意，這個自動選項的前置條件是，用戶沒有手動設置緩存頻率方可，否則將不起作用;

英特爾SpeedStep Technology：英特爾CPU節(jié)電技術，英特爾主板專有設置，這個設置可以讓CPU根據(jù)任務量自動調(diào)整電壓及頻率。禁用的話，在Windows的電源管理器中，“最小CPU速度”將無效;

英特爾Speed Shift Technology：英特爾CPU變頻技術，同樣是英特爾主板專有設置，可以大大提高處理器在各個不同休眠狀態(tài)下的喚醒速度;

英特爾/AMD Turbo Boost Technology：英特爾/AMD CPU睿頻/擴頻。英特爾和AMD處理器都采用動態(tài)頻率，除了基本頻率外還有一個最高可用頻率，CPU會根據(jù)需要自行調(diào)節(jié)。要進行超頻的話，建議關閉這一選項，進行全手動頻率設置;

Long Duration Power Limit：長期CPU功耗限制;

Long Duration Maintained：當CPU長期功耗限制的周期時間;

Short Duration Power Limit：短時間CPU功耗限制。這三個項目其實就是俗稱的“功耗墻”設置，如果你突破了原本的預設值，CPU將以更大的功耗運行，請務必確認自己主板的供電系統(tǒng)是否可以承受，不可以盲目的拉大數(shù)值，避免主板損壞;

CPU Core Current Limit：CPU核心電流限制。這個項目主要針對CPU超頻而設，如果提高核心電流限制，可以增加CPu的超頻成功率，但是負面影響是可能會影響CPU的使用壽命;

CPU VCore：CPU核心電壓調(diào)節(jié)，適當增加電壓可提升處理器的穩(wěn)定性，超頻時可適當提升，注意過高電壓可能會損壞處理器。

內(nèi)存設置

接下來比較重要的就是內(nèi)存設置，有些主板會將CPU和內(nèi)存設置統(tǒng)一放置在一個超頻專用的管理界面下，當然具體到細節(jié)調(diào)整項目上，總還是有很大的相似性，具體要看不同廠商對BIOS的設計了;

Extreme Memery Profile（X.M.P.）：這是一種內(nèi)存認證標準，可以直接選擇內(nèi)存的XMP狀態(tài)，即可自動設定為最佳運行模式;

DRAM Reference Clock：內(nèi)存參考源時鐘，可以看作是內(nèi)存的“外頻”。目前的高頻內(nèi)存實際上是從這一基本頻率進行翻倍得到的。由于DDR4的倍頻設置比較復雜，建議使用Auto模式，需要修改頻率的時候直接設置XMP或者內(nèi)存工作頻率即可;

DRAM Frequency：內(nèi)存工作頻率，即DDR4的等效工作頻率，例如DDR4 2666的頻率為2666MHz，也有些主板會標注為一半，即DDR4 2933設置為1466，DDR4 2800則設置為1400;

Primary Timing：第一時序，內(nèi)存的響應時間等工作細節(jié)，可調(diào)節(jié)項目一半包括CL、tRP、tRCD、tRAS。在一些內(nèi)存的銘牌上會標注有相關信息，或者在CPU-Z一類的軟件中也能找到預設的值;

CAS Latency：內(nèi)存CL，也稱tCL值。這是發(fā)送給內(nèi)存地址的數(shù)據(jù)起始延遲。是最影響內(nèi)存性能的一個時序參數(shù)，直接影響到內(nèi)存的延遲;

RAS to CAS Delay：tRCD值，打開內(nèi)存行和訪問內(nèi)存列的延遲周期，一般比前兩個值高1～2;

Row Precharge：tRP值，RAS to CAS Delay的充電周期。通常和RAS to CAS delay設置的值一樣;

RAS Active Time：tRAS值，內(nèi)存顆粒激活與發(fā)出內(nèi)存充電指令的周期。這個參數(shù)必須比前兩個值加起來大。比如內(nèi)存為16-16-16-36，那么最后這個值必須比16+16=32要大。通常情況下為了穩(wěn)定性，還要再稍微加一些周期，比如設置為36。總體來說，內(nèi)存的優(yōu)化設置更像是“針線活”，需要更細致的設置調(diào)節(jié)，甚至有些時候會需要反復重啟嘗試才可以，總之，對內(nèi)存的調(diào)整需要足夠的耐心。

注 X.M.P全稱是Extreme Memory Profile，英文翻譯可以理解是一種便于內(nèi)存超頻的技術，是英特爾于2007年推出的一項技術，目前在DDR4內(nèi)存廣泛使用的是XMP 2.0版，由英特爾制定并負責認證。其原理十分簡單，每一條XMP認證內(nèi)存會有特定區(qū)域保存內(nèi)存的超頻數(shù)據(jù)，一般有XMP1和XMP2，可以把它理解成內(nèi)存的預設配置文件，只要選中其中一個配置方案，就可以按照預設的“超頻值”設定內(nèi)存。

存儲設置

BIOS中的存儲相關設置可能并不算復雜，但與操作系統(tǒng)相關性非常大，也很容易出問題。存儲設置一般與接口、芯片組設置位于同一設置頁面下，存在一些功能交叉。此外一個很重要的存儲設計內(nèi)容——啟動管理則可能位于Boot或Save&Exit等設置頁面中。

SATA Controller：SATA控制器啟用或禁用;

SATA Controller Speed：SATA控制器速度;

SATA Mode Selection：SATA控制器模式。目前一般為AHCl模式（SATA模式）和RAID模式，多數(shù)主板已經(jīng)不再提供兼容老式并行硬盤的IDE、CompatibiLity模式。對于使用舊型號傲騰內(nèi)存的用戶（僅限英特爾部分平臺）來說，最好在安裝操作系統(tǒng)之前，設置為英特爾RST或Optane模式;

Hard Disk S.M.A.R.T：硬盤狀況報告，會給系統(tǒng)提供硬盤溫度，壽命等相關信息，特別是在出錯時會及時進行報告;

注 S.M.A.R.T.的全稱是“Self-Monltoring Analysis and Reporting Technology”，即“自我監(jiān)測、分析及報告技術”，是硬盤的自動狀態(tài)監(jiān)測與預警系統(tǒng)，它監(jiān)控著硬盤內(nèi)的各種信息，若監(jiān)控到的情況已經(jīng)超過預設的安全值范圍。

Third Party SATA3 Controller：有些主板使用第三方生產(chǎn)的芯片的SATA控制器，此選項可以啟用或禁用它;

ASMedia SATA3 Mode：以使用ASMedia公司的第三方SATA控制器為例。此選項可以調(diào)整該SATA控制器的工作模式;

CSM：這是一個針對傳統(tǒng)啟動的兼容性設置，尤其是Windows 8之前的系統(tǒng)，例如Windows 7等，不過部分主板已經(jīng)開始取消這個設計了;

Boot Option Priorities：啟動優(yōu)先權，即啟動順序，按照給出的順序進行啟動，只有當前一選擇不存在或者無法啟動的時候，才會在后一設備上搜索操作系統(tǒng)引導信息，一股情況下，筆者推薦設置為Windows Boot Manager;

Boot Override：優(yōu)先啟動權，無論是否存在啟動設置中的設備，都優(yōu)先從這一系列存儲設備中啟動操作系統(tǒng)。

BIOS的主要設置就是以上這些，這些設置已經(jīng)可以涵蓋電腦中各部件的規(guī)格設置，其實，這些也是用戶必須掌握的信息。在設置完成后，我們就要將其保存退出了，除了找到諸如“Save & Exit”的選項外，我們也可以使用快捷鍵F10（注：所有主板的通用快捷鍵）來執(zhí)行這個操作。