BIOS

BIOS（Basic Input/Output System）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”。（译者注：这里的BIOS functions不再翻译为“函数”，因为它们在BIOS里不是通过传统语言传参的方式调用的，而是通过设置寄存器和软中断的方式调用的。） 在实模式中，可以使用汇编语言通过软件中断轻松访问它们。

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，然后执行一个INT机器操作码。 AH（或AX，或EAX）中的值与所选的特定中断编号相结合，就会请求调用特定的中断的BIOS功能。 (其它CPU寄存器不仅用于保存功能的“参数”，通常还保存功能调用的返回值。)

所以通过说明中断号和选择功能的AH（或AX，或EAX）值来展示BIOS功能列表是最方便的。 本文在讨论中也以这种方式提及特定BIOS功能。 例如 INT 0x13，AH=0是重置硬盘或软盘的BIOS功能。

注：INT和AH值始终以十六进制表示法列出。 在使用BIOS功能时，在INT操作码中意外使用十进制值是非常常见的错误来源。

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 = 内存大小功能
• 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。 因此，每个PC制造商和每个BIOS制造商都随机组合了新的BIOS功能。 还可能“拦截Hook”这些中断中的任何一个，并插入模拟原BIOS功能的额外功能。 早期的PC硬件和软件制造商经常这样做。 因此，最终出现了数以千计的BIOS功能(或模拟功能)。 RBIL列表非常庞大，并且大部分都充满了仅在与某些完全过时的计算机、BIOS或硬件或软件结合使用时才起作用的功能。

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）。 通用功能的要求是那些功能总是可用的，并且每个人都要使用的。 这在一定程度上是因为“标准”BIOS功能随着时间的推移而增长，所以如果你追溯到足够远的时间，你通常会发现一台计算机几乎不支持任何特定的BIOS功能。 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 -- 光标定位
• 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

(有关这些BIOS功能调用的更多详细信息，请参见 ATA使用BIOS)

• 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 提醒

每个BIOS功能（如RBIL中所述）都有一组特定的“结果”寄存器。 除了列出的那些寄存器之外，BIOS功能应该完美地保留所有其它寄存器值。 早期版本的Bochs (2.3以下) 对此有一个小问题。 所有32位扩展寄存器（即EBX、ECX）的下半部分都得到了适当的保留，但一些寄存器的上半部分被破坏。

BIOS功能本身永远不会崩溃。如果出现任何错误，他们将：

• 几乎总是设置进位标志(使用JC进行测试)，
• 有时返回 “ah = 0x86 (不支持的功能)”，
• 有时返回“ah=0x80（无效命令）”
• 或者(对于有严重缺陷的BIOS)返回时不做任何更改。

尽量始终检查这些错误返回，因为在许多情况下，BIOS功能可能返回有效(但非常错误)的数据，而不是错误代码。

保护模式下的BIOS

不幸的是，在保护模式中，几乎所有BIOS功能都不可用，尝试调用它们会导致异常或不可靠的响应（因为处理“段”值的方式不同）。 但是，一些较新的服务(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，那么请参阅 虚拟8086模式，或者退出保护模式，并立即返回 实模式。 这两种方法都有严重的问题，所以任何对BIOS的调用都应该在物理设备已通过代码编程之前完成，因为：

• BIOS调用可能使用中断，这意味着你需要转发IRQ或将PIC映射回其原始配置。
• BIOS调用可能会访问你已经配置的设备-尤其是PIT和PIC
• BIOS调用可以自行进入保护模式以访问MMIO寄存器，这超出了虚拟8086模式的限制。
• 在实模式下，你无法管理中断，并且你的驱动程序可能会因为丢失中断而卡住。
• 在实模式下，你无法控制时间，性能和安全性保证。

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。

长模式下的BIOS

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模式来挽救这种情况。 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。

来自BIOS的其它信息

从BIOS中获得的大多数有用信息将来自调用BIOS功能。 但是，其它地方还可以获取少量的附加信息。

一些BIOS检测/状态结果存储在 BIOS Data Area中。

还有一些附加信息保存在CMOS芯片中。

另见

文章

• Real Mode OS Warning
• DMI

论坛主题

• ASM example code about how to call BIOS function from Long Mode (by switching into RM and back again)

外部链接

• BIOS on Wikipedia
• http://www.ctyme.com/intr/int.htm
• 1987 IBM BIOS Technical Reference