BIOS

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BIOS(基本输入/输出系统)的创建是为了向早期的PC系统程序员提供通用的低级服务。 基本目标是:对操作系统和应用程序隐藏(尽可能多地)PC型号和硬件的变化, 并且使操作系统和应用程序开发更容易(因为BIOS服务处理了大部分硬件级接口)。

这些BIOS服务仍在使用(特别是在启动期间),通常称为“BIOS功能”。 在Real Mode中,可以使用Assembly语言通过software interrupts轻松访问它们。

BIOS功能

要访问BIOS功能,通常需要将AH CPU寄存器(或AX或EAX)设置为特定值,然后执行以下操作: 整数操作码。 AH(或AX,或EAX)中的值与所选的特定中断数相结合,请求特定的中断 BIOS功能。 (其他CPU寄存器保存函数的任何“参数”,通常还保存函数的返回值。)

通过指定中断号和值来创建BIOS函数列表是最简单的 用于选择函数的AH(或AX或EAX)。 在讨论中以这种方式提及特定BIOS功能也是最容易的。 例如 INT 0x13,AH=0是重置硬盘或软盘的BIOS函数。

注:INT和AH值始终以十六进制表示法列出。 在INT操作码中意外使用十进制值 是使用BIOS功能时常见的错误源。

在某种程度上,BIOS功能是按中断号组织的:

  • INT 0x10 = 视频显示功能(包括VESA/VBE)
  • INT 0x13 = 大容量存储(磁盘、软盘)访问
  • INT 0x15 = 内存大小函数
  • INT 0x16 = 键盘功能

有关BIOS功能的详细列表,请访问RBIL

不幸的是,个人电脑行业从来都不善于维护标准。 所以每个PC制造商和每个BIOS 制造商随机制造了新的BIOS功能。 也可以“钩住”这些中断中的任何一个,并插入额外的中断 模拟BIOS功能的函数。 早期的PC硬件和软件制造商经常这样做。 因此,最终的结果是 数千个BIOS功能(或模拟)。 RBIL列表非常庞大,并且大部分都是只包含 与一些完全过时的计算机、BIOS或硬件或软件结合使用时工作。

共同功能

不幸的是,RBIL并没有明确指出哪些BIOS功能是“通用的”(从某种意义上说)。 也就是说,那些总是可用的, 而且每个人都使用。 部分原因是“标准”BIOS功能随着时间的推移而增长,因此,如果您回溯的时间足够长,您可以 通常会找到一台几乎不支持任何特定BIOS功能的计算机。 但肯定有一套是目前大多数操作系统中常用的。

  • INT 0x10, AH = 1 -- 设置光标
  • INT 0x10, AH = 3 -- 光标位置
  • INT 0x10, AH = 0xE -- 显示字符
  • INT 0x10, AH = 0xF -- 获取视频页面和模式
  • INT 0x10, AH = 0x11 -- 设置8x8字体
  • INT 0x10, AH = 0x12 -- 检测EGA/VGA
  • INT 0x10, AH = 0x13 -- 显示字符串
  • INT 0x10, AH = 0x1200 -- 交替打印屏幕
  • INT 0x10, AH = 0x1201 -- 关闭光标模拟
  • INT 0x10, AX = 0x4F00 -- 视频内存大小
  • INT 0x10, AX = 0x4F01 -- 获取模式信息呼叫
  • INT 0x10, AX = 0x4F02 -- 选择VESA视频模式
  • INT 0x10, AX = 0x4F0A -- VESA 2.0保护模式接口


  • INT 0x11 -- 硬件检测

(see ATA using BIOS for more detail on these BIOS function calls)

  • INT 0x13, AH = 0 -- reset floppy/hard disk
  • INT 0x13, AH = 2 -- read floppy/hard disk in CHS mode
  • INT 0x13, AH = 3 -- write floppy/hard disk in CHS mode
  • INT 0x13, AH = 0x15 -- detect second disk
  • INT 0x13, AH = 0x41 -- test existence of INT 13 extensions
  • INT 0x13, AH = 0x42 -- read hard disk in LBA mode
  • INT 0x13, AH = 0x43 -- write hard disk in LBA mode


(see Detecting Memory (x86) for more detail on these BIOS function calls)

  • INT 0x12 -- get low memory size
  • INT 0x15, EAX = 0xE820 -- get complete memory map
  • INT 0x15, AX = 0xE801 -- get contiguous memory size
  • INT 0x15, AX = 0xE881 -- get contiguous memory size
  • INT 0x15, AH = 0x88 -- get contiguous memory size


  • INT 0x15, AH = 0xC0 -- Detect MCA bus
  • INT 0x15, AX = 0x0530 -- Detect APM BIOS
  • INT 0x15, AH = 0x5300 -- APM detect
  • INT 0x15, AX = 0x5303 -- APM connect using 32 bit
  • INT 0x15, AX = 0x5304 -- APM disconnect


  • INT 0x16, AH = 0 -- read keyboard scancode (blocking)
  • INT 0x16, AH = 1 -- read keyboard scancode (non-blocking)
  • INT 0x16, AH = 3 -- keyboard repeat rate


ASM notes

每个BIOS功能(如RBIL中所述)都有一组特定的“结果”寄存器。 除了列出的登记册, BIOS函数应该完全保留所有其他寄存器值。 Bochs的早期版本(低于2.3) 这有点小问题。 所有32位扩展寄存器(即EBX、ECX)的下半部分都被正确保留,但 一些寄存器的高位字被破坏了。

BIOS功能本身永远不会崩溃。如果出现任何错误,他们将:

  • almost always set the carry flag (test with JC),
  • sometimes return "ah = 0x86 (unsupported function)",
  • sometimes return "ah = 0x80 (invalid command)"
  • or (for seriously buggy BIOSes) return with nothing changed.

尝试始终测试这些错误返回,因为在许多情况下,BIOS功能可能会返回有效的错误 (but very wrong) data -- rather than an error code.

BIOS in Protected Mode

不幸的是,在Protected mode中,几乎所有BIOS功能都不可用,尽管如此,尝试调用它们仍会导致异常或错误 不可靠的响应(因为“段”值的处理方式不同)。 但有些较新的服务(如SMBios、PCI、PnP或VBE) 提供与32位保护模式兼容的接口。

如果在CPU切换到保护模式后必须使用实模式BIOS功能,请参阅Virtual 8086 Mode, 或者退出保护模式,并立即返回实际模式。 这两种方法都存在严重问题,因此,任何对BIOS的调用都应在任何物理设备通过代码编程之前完成:

  • BIOS calls may use interrupts, which means that you need to forward IRQs or map the PIC back to its original configuration.
  • BIOS calls may access devices that you have already configured - notably the PIT and PIC
  • BIOS calls can enter protected mode on their own to access MMIO registers, which is beyond the limits of virtual 8086 mode.
  • In real mode, you have no way of managing interrupts and your drivers may get stuck for interrupts being lost.
  • In real mode, you have no control over time, performance and security guarantees.

唯一的设备是视频BIOS,它通常不与主板捆绑在一起,因此也不能依赖BIOS服务。 大多数当前的操作系统(无论是商业操作系统还是业余操作系统)都使用v8086监视器或仿真器来支持没有本地驱动程序的图形设备。因此,许多BIOS都已针对这种设置进行了测试。

BIOS in Long Mode

就像在保护模式中一样,长模式中也无法使用BIOS功能。 不幸的是,没有虚拟8086模式来救援。 必须立即切换到实模式,或模拟CPU并通过软件解释操作码。 后一种方法的所有必要信息都可以在Intel和AMD文档中找到。

Additional Information from the BIOS

从BIOS中获得的大多数有用信息将来自调用BIOS函数。 然而,有一小部分 可以获取的附加信息的数量。

一些BIOS检测/状态结果存储在 BIOS数据区中。

Additional information is kept in the CMOS chip.

See Also

Articles

话题

外部链接

de:Basic Input Output System