Warum wird der ROM-Chip des BIOS nicht mit CMOS-Technologie hergestellt?

Nachdem ich einen Computerhardwarekurs über BIOS / CMOS gelesen habe, kann ich immer noch nicht feststellen, warum der ROM-Chip des BIOS nicht mit CMOS-Technologie erstellt wurde und warum er mit einem separaten Chip namens "CMOS" zum Speichern des verbunden ist Konfigurationsinformationen.

Dies ist aus der Vorlesungsnotiz :

Programme werden auf dem System-BIOS-Chip gespeichert, während die veränderbaren Daten auf einem CMOS-Chip gespeichert werden

CMOS-Hardwaregruppe : Hardware, die üblich ist, erforderlich ist, sich jedoch ändern kann - RAM, Festplatten, Diskettenlaufwerke, serielle und parallele Ports

Ich weiß, dass das BIOS in einem Flash-Speicher gespeichert ist und dass die CMOS-MOSFET-Technologie im Vergleich zu anderen Implementierungen weniger Strom verbraucht.

Warum verwendet nur das BIOS-ROM kein CMOS wie andere Speichergeräte - was genau ist der Vorteil? Und warum können die BIOS-Konfigurationsinformationen nicht in einem eigenen ROM-Chip anstelle des "CMOS-Chips" gespeichert werden?

Sie verwechseln Implementierungstechnologie mit umgangssprachlichen Begriffen für Funktionalität.

CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor - ist ein Verfahren zur Herstellung von Logik und zugehörigen Schaltungen unter Verwendung von N-Kanal- und P-Kanal-Feldeffekttransistoren. Eine seiner charakteristischen Eigenschaften ist der extrem niedrige statische Stromverbrauch - Strom wird fast nur beim Zustandswechsel verwendet. Infolgedessen kann ein statischer CMOS-Speicherchip seinen Inhalt jahrelang auf einer Batterie aufbewahren und ist ein praktischer Ort zum Speichern semipermanenter Informationen.

Das BIOS und der zugehörige Startcode wurden traditionell in PROM- oder EPROM-Geräten gespeichert. EPROMs im Zeitalter des IBM-PCs wurden normalerweise in Vor-CMOS-Technologien wie NMOS hergestellt. Der entscheidende Unterschied besteht jedoch darin, dass diese bei der Installation auf dem Computer normalerweise nicht beschreibbar waren, sondern nur in einem speziellen Programmierer. Während viele moderne Systeme und Klone EPROMs verwendeten, verwendeten die tatsächlichen Produktionsversionen des IBM-PCs billigere nicht umprogrammierbare PROMs (Pinbelegungen waren normalerweise in der Verwendung kompatibel).

Das PC-AT-Design fügte dann einen batteriegepufferten CMOS-Speicher zum Speichern anpassbarer Einstellungen und (möglicherweise im selben Gerät) eine dauerhafte Echtzeituhr hinzu. Dies wurde von Endbenutzern umgangssprachlich als CMOS bezeichnet, obwohl es sich natürlich nur um eine bestimmte Verwendung handelte, die durch eine sich damals schnell ausbreitende Chiptechnologie ermöglicht wurde.

Heute verwenden wir natürlich keine parallelen E / PROMs mehr für das BIOS, sondern seriellen NOR-Flash und übertragen den Inhalt zur Ausführung in einen schnelleren RAM. Moderne FLASH-Chips bestehen in der Tat aus CMOS-abgeleiteten Technologien. Und sie können typischerweise in der Schaltung neu programmiert werden. Es liegt wirklich am Systemdesigner, ob er semipermanente Konfigurationsinformationen in einem batteriegepufferten RAM oder in einem umprogrammierbaren Flash ablegen möchte - der Endbenutzer oder das Betriebssystem nach dem Start haben möglicherweise nur eine geringe tatsächliche Sichtbarkeit einer Unterscheidung.

Aber selbst wenn der Blitz für die Einstellungen verwendet wird, wird es normalerweise immer noch eine Echtzeituhr mit geringem Stromverbrauch geben, die weiterhin mit Batterie betrieben wird.

Als der PC zum ersten Mal erfunden wurde, bestand der größte Teil der Logik aus leistungshungrigen NMOS- und TTL-Chips. CMOS war sehr neu und die einzigen Schaltkreise im PC, die es verwendeten, waren mit Dingen verbunden, die bei ausgeschaltetem Gerät mit Batterie betrieben werden mussten, wie z. B. Konfigurations-RAM und Echtzeituhr.

Heutzutage ist fast die gesamte Logik CMOS, einschließlich der stromhungrigen CPU und des Flash-EEPROMs, in dem sich das BIOS befindet. In gewissem Sinne basiert Ihre Frage auf einer ungültigen Prämisse - das Flash-EEPROM ist CMOS. Aus irgendeinem Grund bezieht sich der Begriff "CMOS" in einem PC jedoch immer noch nur auf die RAM- und RTC-Funktionen.

Wenn Sie sich fragen, warum das BIOS nicht im flüchtigen RAM, sondern im nichtflüchtigen Flash gespeichert ist, liegt dies daran, dass die Batterien ausfallen und das Löschen des BIOS den Computer effektiv "blockiert" und spezielle Hardware erforderlich macht, um ihn wieder in Betrieb zu nehmen.

Ich denke, Sie verwechseln zwei Verwendungen des Akronyms "CMOS". Es gibt Chips, die vollständig aus der komplementären MOS-Transistortechnologie bestehen. Tatsächlich werden heutzutage fast alle Chips auf diese Weise hergestellt, einschließlich eines Großteils der digitalen Steuerschaltungen auf einem Flash-Chip.

Die andere Verwendung von CMOS hat in der PC-Industrie seit den frühesten Tagen bestanden, um sich auf den Chip zu beziehen, auf dem einige Einstellungen und die Echtzeituhr mit angeschlossenem Akku gespeichert waren. Damals (Anfang der 80er Jahre) war der Großteil der großen Chips in einem PC NMOS-Technologie und die verschiedenen Logikchips waren Bipolartransistorlogik (TTL, LSTTL usw.). Der einzige verwendete CMOS-Chip war der RTC-Chip und wurde daher als "CMOS" bekannt.

Heutzutage ist die RTC kein separater Chip mehr auf einem PC-Architekturgerät. Stattdessen ist es direkt in den Motherboard-Chipsatz eingebaut (der übrigens mit einer komplementären MOS-Schaltung hergestellt wird). Es ist heutzutage selten, dass ein BIOS den alten batteriegepufferten RAM im RTC-Teil des Chipsatzes zum Speichern von Einstellungen verwendet. Stattdessen verwendet das BIOS einige Seiten des SPI-Flash-Speichergeräts, um seine Einstellungen nichtflüchtig zu speichern. Daher gehen in einem PC nur minimale Einstellungen verloren, wenn der Akku leer oder nicht angeschlossen ist. Die minimalen Einstellungen, die beim Entfernen der Batterieleistung verloren gehen, sind bestimmte, die das Einschalt- und Rücksetzverhalten des Chipsatzes steuern und tatsächlich nicht einmal in batteriebetriebenen RAM-Zellen gespeichert werden, sondern in speziellen Flipflop-Latches mit geringem Stromverbrauch, die von der Münze gespeist werden Zellenbatterie.

Siehe auch /superuser/989499/what-does-a-cmos-chip-look-like : Dies bietet uns einen praktischen Link zum ursprünglichen MC146818- Datenblatt.

Dieser Chip wurde speicherabgebildet und stellte 64-Byte-Speicherorte bereit. 14 davon waren für die Uhr bestimmt, der Rest als Allzweck-RAM. Der gesamte Chip wurde bei ausgeschaltetem PC von der Batterie gespeist, um die Echtzeituhr am Laufen zu halten.