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形形色色双BIOS技术

   
    BIOS(Basic Input/Output System),基本输入/输出系统,作为连接计算机软、硬件的控制中枢,是主板的一个重要组成部分,如果主板的BIOS不良或损坏,会直接导致整台电脑不能工作。据不完全统计,主板的不良原因中有60%至80%是由于主板的BIOS芯片引起的,因此,BIOS的正常工作就显得尤其重要!通常情况下,BIOS升级过程中掉电、BIOS升级文件错误、计算机病毒破坏或其它一些突发事件都会造成主板BIOS信息破坏甚至BIOS芯片损坏。认识到BIOS是主板上脆弱的一环,众多主板厂商研发了许多BIOS防护技术,象华硕的BIOS写入保护技术、联想的“宇斯盾、无敌锁”技术、Intel的“BIOS Recovery(BIOS 恢复)”技术、梅捷的“AI-BIOS”技术、双BIOS技术等,其中技嘉公司首推的双BIOS技术,以BIOS备份的形式防止CIH以及类似病毒的侵袭,从根本上解决了因BIOS损坏而造成的电脑故障。紧随其后,其它厂家也推出了种种形式各异的双BIOS技术,使双BIOS技术成为现在非常“时尚”的主板特性。纵观目前主板市场,具有代表性的双BIOS主要有:技嘉的DualBIOS 技术、微星的SafeBIOS技术、博登的KeyBIOS技术和承启的Twin BIOS技术,以及在任何主板上都可以使用的德邦RD2000双BIOS组件。

 
  一、BIOS有备无患

1、技嘉DualBIOS技术

    主板BIOS损坏,以前常用的方法是采用危险的“热插拔”或送回主板厂家维修,费工费力。也许是主板上的“双子星”技术给技嘉公司带来了灵感,为了避免BIOS损坏造成的麻烦,技嘉公司创造性地首创了DualBIOS技术。所谓Dual BIOS 技术,实际上就是在主板上设计了两颗BIOS芯片,当其中一颗损坏时,另一颗替补上来,完成系统的启动工作。图1是技嘉BX2000主板上的两颗BIOS芯片,两颗BIOS芯片都是PLCC封装的,在主板上所占的面积和一颗常见的BIOS芯片大小相当,没有占用过多的主板空间。按照芯片的工作顺序,这两颗BIOS芯片一颗为主BIOS,一颗为后备BIOS。当第一颗BIOS由于某种原因而不能正常工作时,系统会自动启用备用的第二颗BIOS继续完成工作,并可以修复损坏的BIOS。

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图一

    DualBIOS的工作原理如图2所示:当开机时,系统会按主从顺序自动侦测主板两颗BIOS的工作情况,如果主BIOS正常工作,开机后屏幕上显示:“The Primary BIOS is ready”,表明主BIOS处于正常工作状态,并提示按F1键可以进入BIOS维护程序,此时,主BIOS像普通主板上的BIOS一样,完成自检和启动系统工作。当主BIOS遭到损坏时,屏幕上会显示:“Primary BIOS is not ready”(若系统侦测到第二颗备用BIOS有问题,也会有相应信息显示在屏幕上),经过短暂的切换之后,系统自动启用备用BIOS,接替主BIOS工作,同时屏幕会显示“Press F1 to enter Dual BIOS Utility”,用户可以按F1键调用BIOS维护程序修复主BIOS,也可以直接利用备用BIOS来继续完成启动计算机的动作,稍后再去修复主BIOS。双BIOS的切换过程只需要进行一次,再次启动电脑时,后备BIOS即可立刻工作,与使用主BIOS时无异,如果不去看屏幕上的提示信息,完全感觉不出使用后备BIOS时有什么不同。

尽管如此,我们也不能就一直依靠后备BIOS来工作,必须要随时修复主BIOS,要不然这颗唯一完好的后备BIOS也损坏,就是有DualBIOS技术也救不了主板的命了,这时就要用BIOS维护程序来修复主BIOS。

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    技嘉公司开发的1.0版本的BIOS维护程序比较简单,如图3所示,维护程序只有“Recover Primary ROM from BACKUP ROM(用后备BIOS恢复主BIOS)”和“Update BACKUP ROM from Primary ROM(通过主BIOS升级后备BIOS)”两个选项,实际上就是实现让两个BIOS互相复制的功能。当主BIOS损坏后,选择“Recover Primary ROM from BACKUP ROM”,可以通过再次刷新主BIOS将其恢复到正常状态,如果不小心错选成“用主BIOS升级后备BIOS”,维护程序会提醒操作错误,并拒绝这种愚蠢的行为,保证后备BIOS不受损坏。

    从双BIOS的工作原理,不难理解,利用双BIOS技术,总可以利用好的一块BIOS来修复被损坏的一块BIOS,从而可以保证计算机不致因为BIOS损坏而瘫痪。由于后备BIOS也是可擦写的,而且任何BIOS操作都是对当前正在工作的BIOS起作用,如果在主BIOS被损坏而由后备BIOS启动机器时,不恢复主BIOS,又对后备BIOS进行错误操作(如升级BIOS,就有失败的风险),就会损坏后备BIOS,导致主板无法启动,虽然发生这种情况的几率极小,却总是一种隐患。

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    6.6版的BIOS维护程序解决了这个问题,如图4所示是6.6版的BIOS维护程序画面,从图中可以看出,在设置程序里面有几个新的选项,“Boot From”选项,可以选择是从主BIOS还是从后备BIOS启动系统;“Main ROM Data Recovery to Backup”选项,是把主BIOS芯片备份到后备BIOS芯片上去,该选项不可修改;另外,在原来1.0版维护程序的基础上还增加了自动恢复、全面保护等新功能,使BIOS意外损坏的可能性几乎降低到了零。

    BX2000主板上的双BIOS是直接焊在主板上的,它不像以往的Award和AMI公司的BIOS芯片,是插在主板的插座中的,据公司的解释是,技嘉的BIOS芯片与AGP显卡的BIOS芯片相同,都是PLCC封装的, BIOS焊在主板上可以减少因BIOS芯片与BIOS插槽接触不良带来的问题。但由此带来的却是双BIOS芯片的安全问题,如果两颗BIOS芯片受到电压或静电冲击同时破坏,势必会增加维修的麻烦。技嘉后来新出的双BIOS改用了插座形式。    

    DualBIOS技术是依靠对主BIOS及后备BIOS的Checksum的确认来确保BIOS能正常运作的,若发现有任何问题,就会自动修复有问题的BIOS。这个确认的动作是在开机时进行的,当确认完两颗BIOS没有问题后,备份BIOS的电路部分就完全关闭且不再使用,以后的工作就由主BIOS完成。所以开机后就算有病毒侵入BIOS,最多也只是主BIOS而已,备份BIOS不会被破坏。DualBIOS提供了极其安全、方便的保护措施,所以可以说这项技术已经出色地解决了主板BIOS的损坏问题。


2、微星的SafeBIOS技术

    针对技嘉的双芯片双BIOS技术,微星公司强调不见得非要配备两块BIOS才能有效解决BIOS的安全问题,和技嘉的DualBIOS技术针锋相对,微星推出了自己的SafeBIOS技术。SafeBIOS技术是在主板上配备一块容量较普通主板大一倍的4MB BIOS,将BIOS划分为两个隔开的区域,并且这两个区域的BIOS均可启动系统,若主板上开机区域内的资料受损,将由另一区的BIOS启动,并自动修复受损区域的BIOS,因此,这也可以看作是一种双BIOS技术。在微星的MS-6182主板上,就采用了这种SafeBIOS技术。图5是在主板上使用的4M BIOS芯片。相对于2M芯片,4M芯片除了在管脚定义上稍有不同外,在芯片大小上并没有任何差别,也没有占用主板的额外空间。图6是其BIOS的组成示意图,从图中可以看出,其4M的空间并非划分成两个相同的区域,而只是在BIOS中增加了Award的一个“Decompression”程序区块,来完成对主BIOS的监控与修复功能,BIOS的其它部分与普通的BIOS并没有什么不同。图7是该BIOS中的“Decompression”区域,一旦BIOS开机区域的数据受损,该部分程序将负责对其修复并启动机器。    

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    在同一芯片内实现的双BIOS的缺陷是安全性较差,由于BIOS数据是以“软”的方式保存的,一旦由于电压升高或受静电冲击导致芯片物理受损,将会使双BIOS系统全军覆灭。再加上近来BIOS芯片价格大涨,4M的芯片更是价格不菲,在微星主板上已难见其“SafeBIOS”双BIOS技术的踪影了。 6.jpg (14788 字节) 7.jpg (52253 字节)

3、博登的KeyBIOS技术

    博登公司的双BIOS技术则另辟蹊径,发明了“KeyBIOS”双BIOS技术。博登公司采用Intel 810系列芯片组的主板都提供了对“KeyBIOS”功能的支持。采用了KeyBIOS技术的主板和普通主板不同,它具有两个BIOS。第一个BIOS位于主板上,对一般用户而言,可以直接、方便地使用主板上的 BIOS,和普通的主板并没有什么不同,另一个BIOS则位于“BIOS钥匙”(图8)里。“BIOS钥匙”可以当作一个BIOS备份,当主板BIOS被CIH病毒破坏或因其它因素导致损坏时,将“BIOS钥匙”插入“锁”里就能代替主板上的BIOS启动并对损坏的BI0S进行恢复。

    “KeyBIOS”技术基于Intel的Hub-Link技术,它在主板上提供了一个数据线插座,通过数据排线和机箱上的“钥匙插孔”相连,随主板附带的“BIOS钥匙”则内藏备份BIOS,与主板BIOS组成了双BIOS。对于想对自己的电脑进行安全保护的用户来说,“KeyBIOS”技术非常实用,如果把主板BIOS设为禁止使用,那么你可以带着“钥匙”到处走,再不必担心别人使用你的电脑了,只有得到“钥匙”的人将它插入“锁”中才能使用电脑,这样就能防止一些不速之客的“违法”行为。

    博登采用“KeyBIOS”技术的主板还提供了一套独有的管理软件,通过它来实现对电脑的保护十分简单。在启动程序后,电脑一直处于屏幕保护状态,在不插入“BIOS钥匙”之前根本无法退出屏幕保护,也就不能对电脑进行任何操作,从而满足了需要对电脑进行安全保护的用户的需求。

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4、第二代双BIOS的杰出代表——承启的Twin BIOS技术

    以技嘉DualBIOS为代表的第一代双BIOS技术主要是用于防范CIH类病毒侵入或BIOS升级错误导致的BIOS损坏,第一代双BIOS技术只是简单地在主板上增加一个相同的BIOS芯片作为主BIOS的后备芯片,主BIOS失效时,后备BIOS自动替代并修复,技术相对简单,功能较弱。

    承启公司在第一代双BIOS的基础上,推出了智能型Twin BIOS技术。Twin BIOS是第二代的双BIOS技术,具备了第一代双BIOS技术的所有功能,更为重要的应用是,Twin BIOS的两个BIOS相互独立,因此可以针对不同的应用环境作相当灵活的BIOS配置组合。

    在智能型Twin BIOS双BIOS技术中,主板上的两个BIOS地位是完全对等的,没有主从之分,每一个BIOS都可以独立成系统,BIOS1和BIOS2相互之间具有提供资料备份的功能。BIOS1和BIOS2的工作电路是分别设计的,电脑正常工作时,只是采用了其中的一颗,当感染了病毒或者是升级意外出错时,受破坏的仅仅是当前工作的芯片,而另一颗芯片则完整无损,而且BIOS1和BIOS2都具备了防写保护功能,这是技嘉BIOS技术的全部,但只是智能双BIOS的最基本的功能。

    智能型Twin BIOS技术的强大之处在于,在主板上另行设计了两套独立的CMOS存储电路,可以分别保存内容不同的系统设置资料,从而使双BIOS技术从单一的系统安全保护作用跃升为兼备独立配置系统硬件设备的超强功能,同时也将双BIOS技术的应用引入到了一个全新的应用领域,Twin BIOS技术除了具备病毒防范和备份BIOS功能外,更可以按照不同的应用环境进行不同的系统设置,从而可以根据应用环境的不同得到最佳的系统优化方式。比如奔驰可以设置一块BIOS为中文,另一块为英文;一块为性能优化设置,一块为兼容性优化设置;一块为使用设备A时订制,一块为使用设备B时订制……非常方便和灵活,功能相当强大。

另外,承启主板上的双BIOS技术也打破了以往双BIOS芯片封装相同的模式,率先采用了DIP芯片与PLCC芯片的不同芯片封装形式的组合,使其双BIOS更具特色。承启7ATA4主板上采用了两片PLCC封装的BIOS芯片(图9),而6ATA4主板上则采用DIP+PLCC BIOS芯片组合(图10)。

    富有特色的智能型的Twin BIOS技术给双BIOS带来了全新的生命力和极其丰富的灵性,也势必成为未来双BIOS技术发展的方向和主流。

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    5、人人都可拥有的德邦RD2000双BIOS

    随着双BIOS主板的盛行,市场上也出现了双BIOS升级组件,安装后,可以使普通主板马上具备双BIOS功能。如图11是双BIOS升级组件——德邦RD2000双BIOS产品,是台湾德邦公司出品的,共有三种类型的产品:RD2000-DIP1M&2M、RD2000-PL、RD2000-P8X,分别适用于原主板上BIOS芯片为双列直插DIP封装、PLCC封装及Intel 810系列主板。其实现双BIOS的实质是在主板原BIOS芯片的基础上,另行配备一片备份的BIOS ROM芯片,用开关来切换二者以决定由谁工作,适用于所有BIOS为DIP或PLCC封装的主机板及周边设备。

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    以RD2000-1M&2M为例,其全套组件包括:RD2000 ROM座、带切换开关的连接线、主机后挡片、驱动磁盘、说明书等,图12是RD2000的ROM座,从图中可以看出,RD2000的ROM座是在一块长方形的电路板上,安装了一片PLCC封装的FLASH ROM备份芯片和相关的控制电路芯片,把RD2000系统组件安装到主板上后,可以使微机马上实现双BIOS功能,借助转换开关和BIOS升级程序,可以方便地备份和修复BIOS。关于德邦RD2000的详细使用,请访问BIOS专页(bios.533.net)。

    RD2000系统组件使主板轻松具备了最基本的双BIOS功能,但同时,它只是最简单、最原始的双BIOS系统,由于BIOS SETUP中所设定的内容并非保存在BIOS ROM中,而是保存在主板的CMOS相关电路中,因此,除非主板上再多设一套CMOS存储电路,否则,切换RD2000的开关后,无法完成开关切换前后两种配置的保存。

    6、其它几种特色双BIOS

(1)磐英的EPoX BIOS Squre技术——放在抽屉中的双BIOS

    磐英BX5主板上的双BIOS被称为EPoX BIOS Squre 技术。在买到的BX5主板上面,只有一块BIOS(图13),而另一块备用BIOS则置于包装袋内。我们既可以将备用BIOS安装在主板上,也可以不安在主板上,相应的,在BIOS中可设定为启用“First BIOS”或者“Second BIOS”。

    把备用芯片放在抽屉中肯定比插在主板上安全,一旦主BIOS遭病毒破坏而无法启动计算机,将损坏的主BIOS更换成备用的BIOS即可方便地修复。EP-BX5双BIOS的刷新也可以选择多种方式,按下Del进入BIOS设置,选择“SENSOR & CPU SPEED SETTING”项,就可以看到“BIOS WRITER UTILITY”窗口,其中SOURCE栏表示BIOS程序来源,可用PgUp或PgDn选择MASTER(主BIOS)、SLAVE(从BIOS)或A:(A盘),TARGET栏表示需要升级的BIOS,可选择MASTER(主BIOS)或SLAVE(从BIOS)。这样就可以选择从A:升级MASTER,A:升级SLAVE,MASTER升级 SLAVE,SLAVE升级 MASTER。万一其中的一个BIOS被CIH破坏后,可以很方便从另一个BIOS中写回来。

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(2)建基的RESCUE ROM技术——手动操作的双BIOS

    鉴于对双BIOS维护程序的不信任,建基的AX64 Pro主板干脆取消了维护程序,用手动(Jumper)切换、维修的方式替代了自动维护方式。在AX64 Pro主板上的双 BIOS 设计,第一颗 BIOS 是平常主板开机时使用的,而另外一颗 BIOS,叫作“RESCUE ROM”,万一第一颗BIOS因种种原因损坏,造成系统不开机时,只需要将BIOS下方的Jumper调整至 “RESCUE ROM”位置,系统就会以这颗急救的ROM BIOS开机,开机后,再将 Jumper 调整至原始位置,在不关机的情况下,运行BIOS升级程序,修复损坏的BIOS。方法原始且复杂,适用于DIY高手使用。

(3)建基的Die Hard BIOS技术——铁骨金钢的双BIOS

    建基的AX64 Pro II主板上采用特别的“Die-Hard BIOS”技术,“Die Hard BIOS”设计,其实也是一种双BIOS,在使用一颗普通的FLASH ROM芯片的基础上,更增加了一颗“非电可擦除”的EPROM作为后备芯片(图14),并刻意在线路设计上让硬件不能对备份BIOS进行写入动作,所以无论病毒怎样厉害,也不能对这颗只能单向读出的BIOS进行破坏。在两颗BIOS当中,后备芯片只可读,不可写,出厂时已写入BIOS程式,用来作后补之用。主BIOS则作一般用途,可读可写,用户可在主BIOS上升级最新的BIOS程式,换言之病毒也有可能把它感染。当不幸被病毒感染时,用户可用Jumper设定用后备BIOS开机,然后再用升级程序修复主BIOS,令系统永远不会因BIOS升级错误或病毒感染而死机,对用户更有保障。当然,后备BIOS中的程序也是不可更新的,算是这项功能的“副作用”。

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      双BIOS技术作为一种崭新的面向大众的设计,有效地解决了主板BIOS易损的问题,成为本世纪末主板技术人员谈论最热的话题。时至今日,大家讨论最多的也仍然是如何在此基础上进一步提高类似的安全性设置,如提供更有效的BIOS安全防护功能,抵御类似CIH病毒的侵袭;如何使双BIOS可以针对不同的要求独立设置相关功能;如何使双BIOS技术具备更高度的灵活性,兼顾非物理性的安全性能等等。双BIOS,在主板上增加了一块额外的BIOS芯片实现的,实用的同时也增加了主板的成本,有些主板厂家承受不了价格的上涨,在双BIOS主板上只安装了一片BIOS(图17),有的甚至取消了已设计好的双BIOS(图18、图19),双BIOS,能否成为未来主板的趋势,让我们拭目以待。
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