1.1 BIOS的定义与功能

第一章：BIOS概述

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前言：

今天学习的时候要进行CPU虚拟化，所以涉及到了BIOS的打开虚拟化开关 

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1.1 BIOS的定义与功能

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在计算机领域，BIOS（Basic Input/Output System，即基本输入输出系统）是每台计算机开机时首先执行的固件程序，负责硬件的初始化并引导操作系统进入工作状态。BIOS是计算机的基础，也是硬件和软件之间的“桥梁”，其重要性不言而喻。

一、什么是BIOS？

BIOS是存储在主板ROM芯片上的固件，负责执行系统的启动过程。BIOS在所有操作系统加载之前被调用，因此能够在系统的核心层面管理硬件。它的主要作用是确保计算机能够顺利启动、检查硬件状态并初始化硬件组件。

在传统计算机中，BIOS作为不可或缺的系统固件，支持计算机的基本功能。现代计算机逐渐向UEFI（统一可扩展固件接口）过渡，但BIOS的核心思想和功能仍被广泛应用。

二、BIOS的主要功能

BIOS的核心功能可以分为硬件自检、硬件初始化、引导操作系统和系统服务支持四个部分。以下是每项功能的具体内容：

1. 硬件自检（POST）

BIOS在系统启动时执行上电自检（POST，Power-On Self-Test），检查各个硬件是否正常工作。例如，BIOS会检查内存条、CPU、硬盘、显卡等是否完好无损并能够正常连接。遇到硬件故障时，BIOS会通过蜂鸣声或屏幕信息来提醒用户，以便用户能及时处理问题。这种自检机制是系统稳定性的保障，有助于及时发现硬件问题，避免在后续启动过程中遇到更严重的故障,就是上面的图片。

2. 硬件初始化

完成POST后，BIOS开始初始化硬件设备。它会加载基本的驱动程序，让硬件处于准备就绪的状态。例如，BIOS会设置CPU的基本参数、配置内存的工作模式、初始化USB设备和图形显示。这个步骤确保所有组件能够与操作系统进行有效交互，为系统后续的启动和运行奠定基础。

3. 引导操作系统

在硬件准备就绪后，BIOS将进入引导操作系统的阶段。BIOS会根据启动顺序寻找可启动的设备（如硬盘、U盘、光盘等），并从中加载操作系统的引导程序。如果找到操作系统的引导记录（如MBR或GPT），BIOS会将控制权交给操作系统，完成启动过程。

这种启动流程保证了计算机能从多种介质启动，尤其是在硬盘损坏等情况下，可以使用外接设备启动系统进行维护。这种灵活的启动方式是BIOS的重要功能之一。

4. 系统服务支持

除了硬件管理和系统启动外，BIOS还提供了若干系统服务，主要用于帮助操作系统与硬件互动。BIOS通过中断调用，为操作系统提供对硬盘、键盘、显示器等硬件的基本控制。虽然现代操作系统大多直接控制硬件，但BIOS提供的基本服务在启动过程和维护模式中仍然不可替代。

三、BIOS的附加功能

随着计算机技术的发展，现代BIOS具有更多的附加功能，以满足用户的多样化需求：

• 硬件监控：现代BIOS可以实时监控CPU温度、风扇转速、主板电压等信息。这对需要高性能运行的系统和超频用户尤为重要。

• 电源管理：BIOS可以管理电源模式，例如睡眠、待机、定时唤醒等。合理的电源管理能延长笔记本电脑的电池寿命，并降低台式机的功耗。

• 安全启动与系统加密：一些BIOS设置支持开机密码和“安全启动”功能，确保系统仅从可信设备启动，防范恶意软件的攻击。

• 虚拟化支持：BIOS还提供虚拟化支持，允许用户启用虚拟化技术，以便运行虚拟机软件。这对开发人员和需要多操作系统支持的用户极为有用。

四、BIOS的作用与重要性

BIOS作为计算机硬件和操作系统之间的“桥梁”，直接影响到系统启动速度、硬件兼容性和整体稳定性。了解并掌握BIOS的功能设置，不仅可以帮助用户优化系统性能，还能为硬件诊断和维护提供强有力的支持。

随着UEFI的普及，BIOS的形式和功能正在发生改变，但它的核心思想和功能依然重要。UEFI更强大的功能和图形界面，使得系统配置和管理更加便捷，并支持更大容量的硬盘，优化了现代系统的启动效率。

五、小结

开机流程：

BIOS作为计算机启动过程中的关键固件，承担了从硬件自检、设备初始化到操作系统引导的核心功能，确保系统在开机时的顺畅启动和运行。通过对BIOS的全面了解，用户可以更好地管理和维护计算机，提升性能和安全性。

BIOS是硬件爱好者、技术人员和普通用户都应当了解的基础知识，掌握它不仅能有效解决日常使用中的问题，还可以为系统的深度优化提供参考。未来，随着计算机软硬件的发展，BIOS的进化将为系统性能和用户体验带来更多可能。

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图片来自B站博主：Jing_tw