TWI459294B

TWI459294B - Ｂｉｏｓ程式的更新方法與其電腦系統

Info

Publication number: TWI459294B
Application number: TW100109465A
Authority: TW
Inventors: Abel Yang
Original assignee: Phoenix Tech Ltd
Priority date: 2011-03-18
Filing date: 2011-03-18
Publication date: 2014-11-01
Also published as: TW201239759A; US20120239920A1; US8601255B2

Description

BIOS程式的更新方法與其電腦系統

本發明係關於一種BIOS程式的更新方法與電腦系統。

現今電腦系統在開機時，會藉由一中央處理器(Central Processor Unit,CPU)執行儲存在一外部記憶體內的基本輸出輸入系統(Basic Input/Output System,BIOS)程式以完成開機動作。該外部記憶體通常為一非揮發性記憶體。BIOS程式是主機板硬體系統上最基本的軟體程式碼，其主要的功能包括電腦系統開機時的自我測試(Power-On Self-Test,POST)、初始化動作、提供元件基本設定值和提供常駐程式庫等。

圖1顯示一典型的具有BIOS程式之電腦系統10之方塊示意圖。參照圖1，該電腦系統10包含一中央處理器12、一晶片組14和一非揮發性記憶體16。該晶片組14包含一北橋晶片142和一南橋晶片144。該晶片組14的主要功能是作為該中央處理器12和其他周邊、零組件溝通的橋樑，而該非揮發性記憶體16則是用以儲存電腦系統10的BIOS程式。

圖2顯示一典型的BIOS程式之內容。參照圖2，該BIOS程式20包含一啟動區22和一程式區24。該程式區24用以儲存一BIOS映像檔(BIOS image file)，其包含BIOS程式碼。

在運作時，當使用者啟動電腦系統10的電源開關後，中央處理器12會先執行啟動區22的程式碼。在執行BIOS前，先藉由檢查碼(checksum)驗證BIOS其他部分是否正常。在通過啟動區22的檢測後，中央處理器12接著執行程式區24內的程式碼，以進行開機自我測試，藉以確定例如記憶體控制器、鍵盤控制器、通訊控制器、軟碟控制器和硬碟控制器等硬體組件功能是否正確。在此階段中，BIOS也會對基本硬體，例如記憶體、顯示卡以及主機板晶片組進行初始化動作。在BIOS程式執行完成後，該電腦系統10便開機成功並可啟動一作業系統(Operation System,OS)。

由於現今電腦軟硬體的發展日新月異，為了使電腦系統的相容性和效能更佳提升，BIOS程式有必要常常進行更新。傳統上更新BIOS程式時，若更新失敗，則電腦系統僅能在啟動區進行開機。然啟動區的容量有限，故僅能初始化電腦系統上的特定裝置，使用者需再藉由軟碟機或光碟機重新載入更新程式和BIOS映像檔，以重新燒錄BIOS映像檔至外部記憶體中，造成不必要的時間浪費。

此外，在習知的更新方式中，更新程式和BIOS映像檔必須在進入作業系統後才能複製至非揮發性記憶體的程式區中。由於電腦系統在作業系統下常常需多工處理多個應用程式，因此BIOS更新動作可能會被其他應用程式所干擾導致更新失敗。此外，在更新BIOS的過程中也可能因電力失效而更新失敗造成資料毀損，使得電腦系統無法開機。在該些狀況下電腦系統必須送回原廠修復BIOS程式，造成使用者時間和成本上的浪費。

因此，有必要提供一種改良的BIOS程式之更新方法以解決上述問題。

本發明的一目的為提供一種具有輸入輸出系統(BIOS)的電腦系統。在本發明一實施例中，該電腦系統外接於一儲存裝置。該電腦系統包含一中央處理單元、一第一儲存單元、一第二儲存單元、一第三儲存單元和一控制器。該第一儲存單元用以儲存一BIOS程式，其中該BIOS程式包含一啟動區和用以儲存一第一BIOS映像檔的一程式區。該控制器電性連接於該第二儲存單元和該儲存裝置之間，其用以將該儲存裝置中的一第二BIOS映像檔複製於該第二儲存單元內之一指定區域。該第三儲存單元用以儲存一旗標。當該第二BIOS映像檔複製於該指定區域後，該旗標由一第一狀態改變為一第二狀態。此外，在該電腦系統開機時，該中央處理單元檢查該第一BIOS映像檔的狀態，以根據該第一BIOS映像檔的狀態決定由該第一BIOS映像檔或該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統。

本發明的另一目的為提供一種BIOS程式的更新方法，該更新方法適用於一電腦系統中。該電腦系統包含一中央處理單元和一非揮發性記憶體。該非揮發性記憶體用以儲存該BIOS程式，而該BIOS程式包含一啟動區和用以儲存一第一BIOS映像檔的一程式區。該更新方法包含以下步驟：從該電腦系統外部的一儲存裝置複製一第二BIOS映像檔至該電腦系統內部的一非揮發性儲存裝置之一指定區域；在複製完成後，將一旗標由一第一狀態改變為一第二狀態；在該電腦系統開機時，檢查該第一BIOS映像檔的狀態；以及根據該第一BIOS映像檔的狀態，以該第一BIOS映像檔或該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統。

本發明在此所探討的方向為一種BIOS程式的更新方法與電腦系統。為了能徹底地瞭解本發明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及結構。顯然地，本發明的施行並未限定於相關領域之技藝者所熟習的特殊細節。另一方面，眾所周知的結構或步驟並未描述於細節中，以避免造成本發明不必要之限制。本發明的較佳實施例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述之外，本發明還可以廣泛地施行在其他的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的專利範圍為準。

為更流暢地闡釋本發明之BIOS程式的更新方法，以下將先描述執行本發明之方法之電腦系統。圖3係本發明一實施例之電腦系統30，其包含一中央處理單元32、一第一儲存單元34、一第二儲存單元36、一第三儲存單元38和一控制器39。該電腦系統30可能為一個人電腦(例如桌上型電腦、筆記型電腦、平板電腦或其他合適之計算裝置)、工作站、伺服器、行動個人助理或其他合適之裝置。

參照圖3，該第一儲存單元34用以儲存一BIOS程式342。圖4顯示該第一儲存單元34所儲存的BIOS程式342之內容。參照圖4，該BIOS程式342包含一啟動區344和一程式區346。該啟動區344為一啟動區塊(boot block)，其所儲存的啟始程式和啟始參數等初始內容是不容許被用戶修改，以防止內容被破壞而導致電腦系統30無法開機。該程式區346用以儲存一BIOS映像檔，其包含BIOS程式碼。隨著電腦系統上的硬體和軟體之變動，BIOS映像檔的內容有必要進行更新，以使電腦系統能獲得較佳的相容性和效能。在本發明一實施例中，為了使該第一儲存單元34所儲存的BIOS程式342不受電源供應的影響而可永久保存其內容，該第一儲存單元34可實施為一快閃記憶體、一可程式僅讀記憶體(PROM)、或是一電氣可清除式可程式僅讀記憶體(EEPROM)。

參照圖3，當電腦系統30開機時，該中央處理單元32會先執行儲存在該第一儲存單元34的BIOS程式342。當BIOS程式342執行完成後，電腦系統30便完成開機程序。此時電腦系統30即可啟動作業系統，例如一Windows系統或一Linux系統。該中央處理單元32可為一微處理器、一微控制器、或為一用以執行一初始指令集的其它裝置。此外，該中央處理單元32可包括一用於執行計算之算術邏輯單元(ALU)、一或多個用於暫時儲存資料及指令之暫存器，及一控制器。

參照圖3，一儲存裝置40外接於該電腦系統30。該儲存裝置40可以為，但不限定是一光碟、一軟碟、一硬碟或一通用序列匯流排(Universal Serial Bus,USB)裝置。該儲存裝置40用以儲存一BIOS映像檔。該BIOS映像檔可能為該第一儲存單元34所儲存的BIOS映像檔之一備份版本，或者為該電腦系統30的製造廠商所發行的BIOS映像檔之一最新版本。

該控制器39電性連接於該第二儲存單元36和該儲存裝置40之間，如圖3所示。在本實施例中，該第二儲存單元36為一位於該電腦系統30內部的非揮發性儲存裝置，例如硬碟、快閃記憶體、唯讀記憶體(ROM)、或發生一關機狀況時其它任何能夠保存資料之裝置。該控制器39包含一應用程式392，其用以將該儲存裝置40中所儲存的BIOS映像檔複製於該第二儲存單元36內的一指定區域362。該指定區域362較佳為該電腦系統30的終端用戶所無法存取之區域。亦即，該指定區域362可以為一硬碟中未分割和定義的區域。因此，終端用戶無法更動該指定區域362的檔案和設定值。

參照圖3，該第三儲存單元38用以儲存一旗標(flag)382，其指示該控制器39內的該應用程式392之執行狀況。該旗標382預設為一第一狀態(例如，位元0)。當該應用程式392完成複製動作後，該控制器39便會將該旗標392設定為一第二狀態(例如，位元1)，表示複製成功。為了確保旗標值不會被該電腦系統30的終端用戶任意更動且不會隨著電腦系統的關機而消失，在本實施例中該第三儲存單元38可實施為一互補金氧半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)記憶體。CMOS記憶體所需要的電力是由主機板上獨立的電池所供應，此型式的電池稱之為即時時鐘(Real-Time Clock,RTC)。此外，在本發明另一實施例中，該旗標382可儲存於該第一儲存單元34的一特定區域中。

圖5係本發明一實施例之BIOS程式的更新方法之流程圖。該更新方法適用於一電腦系統中。該電腦系統包含一中央處理單元和一非揮發性記憶體，而該非揮發性記憶體用以儲存該BIOS程式。該BIOS程式包含一啟動區和用以儲存一第一BIOS映像檔的一程式區。該更新方法包含以下步驟：從該電腦系統外部的一儲存裝置複製一第二BIOS映像檔至該電腦系統內部的一非揮發性儲存裝置之一指定區域(步驟S10)，在複製完成後，將一旗標由一第一狀態改變為一第二狀態(步驟S20)，在該電腦系統開機時，檢查該第一BIOS映像檔的狀態(步驟S30)，以及根據該第一BIOS映像檔的狀態，以該第一BIOS映像檔或該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統(步驟S40)。以下配合圖3和圖4繪示之硬體架構描述本發明之更新方法之細節。

首先，如圖3所示，在本發明一實施例中該控制器39藉由應用程式392將該電腦系統30外部的儲存裝置40所儲存的BIOS映像檔複製於該電腦系統30內部的該第二儲存單元36內的指定區域362。在本實施例中，該第二儲存單元36內的該指定區域362為一硬碟內電腦系統的終端用戶無法存取的區域。因此，該指定區域362儲存的檔案和設定值不會被終端用戶所更動。在該應用程式392複製完成後，儲存於該第三儲存單元38內的該旗標382會由預設的第一狀態改變為第二狀態。

在該電腦系統30開機時，該BIOS程式342的啟動區344之程式碼會首先被執行以進行初始化作業。在本發明一實施例中，該啟動區344包含一檢查程式3442，如圖4所示。該檢查程式3442會藉由簽名檔(signature)、檢查碼(checksum)、版本碼(version code)和日期碼(date code)等來檢查該程式區346的BIOS映像檔是否毀損。若該程式區346的BIOS映像檔毀損時，則該儲存裝置40所儲存的BIOS映像檔會藉由該啟動區344內的一更新程式3444覆寫至該程式區346的BIOS映像檔。接著，該電腦系統30會由更新過的BIOS映像檔所啟動，以進行後續的開機動作。

反之，若該程式區346的BIOS映像檔為正常狀態時，則該中央處理單元32會檢查該旗標382的狀態以決定由該程式區346內的BIOS映像檔或由該儲存裝置40所儲存的BIOS映像檔啟動。在本發明一實施例中，當該旗標382位於一第一狀態時，表示該儲存裝置40未存有更新的BIOS映像檔。因此，該電腦系統30即由該程式區346的BIOS映像檔所啟動。反之，當該旗標382位於一第二狀態時，表示該應用程式392已執行複製動作，故該程式區346內的BIOS映像檔應更新為該儲存裝置40所儲存的BIOS映像檔。在該程式區346內的BIOS映像檔更新後，該旗標382會回復為第一狀態。因此，該電腦系統30會接著執行更新後的程式區346之程式碼，以進行開機自我檢測、初始化硬體設備以及記錄系統設定值等程序。在BIOS程式執行完成後，該電腦系統30便可成功地開機並可啟動作業系統。

根據本發明所揭示的系統和方法，一備份的BIOS映像檔儲存於該電腦系統30內部的該第二儲存單元中36。因此，當BIOS映像檔更新失敗，例如在更新過程中因電力失效而導致資料毀損時，電腦系統30仍可執行儲存在該第二儲存單元36中的備份BIOS映像檔。如此一來，當該檢查程式3442發現該程式區346的BIOS映像檔毀損時，該程式區346的BIOS映像檔可藉由該第二儲存單元36中的BIOS映像檔自動回復，且該電腦系統仍可成功開機。在本發明另一實施例中，該控制器39係在該電腦系統30進入作業系統前將該儲存裝置40中的BIOS映像檔複製於該第二儲存單元36內的該指定區域362。由於BIOS程式不是在作業系統下執行更新，如此可有效避免BIOS更新程序在作業系統下被其他運作中的程式干擾之狀況。

根據本發明之實施例的單元，例如控制器，可藉由全硬體的方式實現、全軟體的方式實現或包含硬體和軟體的元件所實現。此外，該些單元也可藉由電腦程式產品而實現。該電腦程式產品可由電腦可用或電腦可讀取的媒介存取，其提供程式碼以藉由或連接至一電腦或任何指令執行系統運作。該電腦可用或電腦可讀取的媒介存取可以為任何裝置，其可包容、儲存、通訊、傳播、或傳送程式以藉由或連接至一電腦或任何指令執行系統運作。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。

10．．．電腦系統

12．．．中央處理器

16．．．非揮發性記憶體

20．．．BIOS程式

22．．．啟動區

24．．．程式區

30．．．電腦系統

32．．．中央處理單元

34．．．第一儲存單元

36．．．第二儲存單元

38．．．第三儲存單元

39．．．控制器

40．．．儲存裝置

142．．．北橋晶片

144．．．南橋晶片

342．．．BIOS程式

344．．．啟動區

346．．．程式區

362．．．指定區域

392．．．應用程式

3442．．．檢查程式

3444．．．更新程式

S10~S40．．．步驟

藉由參照前述說明及下列圖式，本發明之技術特徵及優點得以獲得完全瞭解。

圖1顯示一典型的具有BIOS程式之電腦系統之方塊示意圖；

圖2顯示一典型的BIOS程式之內容；

圖3係本發明一實施例之電腦系統；

圖4顯示該第一儲存單元所儲存的BIOS程式之內容；及

圖5係本發明一實施例之BIOS程式的更新方法之流程圖。

S10~S40．．．步驟

Claims

一種具有基本輸入輸出系統(BIOS)的電腦系統，其外接一儲存裝置，該電腦系統包含：一中央處理單元；一第一儲存單元，用以儲存一BIOS程式，其中該BIOS程式包含一啟動區和用以儲存一第一BIOS映像檔的一程式區，其中該啟動區包含一檢查程式，以在該電腦系統開機前檢查該第一BIOS映像檔的狀態；一第二儲存單元；一控制器，其電性連接於該第二儲存單元和該儲存裝置之間，且用以將該儲存裝置中的一第二BIOS映像檔複製於該第二儲存單元內之一指定區域，其中該第二儲存單元的該指定區域為該電腦系統的終端用戶無法存取的一區域；以及一第三儲存單元，用以儲存一旗標，其中當該第二BIOS映像檔複製於該指定區域後，該旗標由一第一狀態改變為一第二狀態，其中該中央處理單元檢查該第一BIOS映像檔的狀態，並根據該第一BIOS映像檔的狀態及該旗標的狀態而程式化地不經由人為介入地決定由該第一BIOS映像檔或該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統，其中該控制器在該電腦系統進入作業系統前將該儲存裝置中的該第二BIOS映像檔複製於該第二儲存單元內的該指定區域，其中當該第一BIOS映像檔為正常狀態時，該中央處理單元檢查該旗標的狀態以決定由該第一BIOS映像檔或由該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統，及其中當該旗標為第一狀態時，該電腦系統由該第一BIOS映像檔啟動，而當該旗標為第二狀態時，該電腦系統由該第二BIOS映像檔啟動。
根據請求項1之電腦系統，其中當該第一BIOS映像檔毀損時，該電腦系統由該第二BIOS映像檔啟動。
根據請求項1之電腦系統，其中該啟動區包含一更新程式，以更新該程式區的程式碼為該第二BIOS映像檔。
根據請求項1之電腦系統，其中該第一儲存單元為一快閃記憶體、一可程式僅讀記憶體(PROM)、或是一電氣可清除式可程式僅讀記憶體(EEPROM)。
根據請求項1之電腦系統，其中該第二儲存單元為一硬式磁碟。
根據請求項1之電腦系統，其中該第三儲存單元為一由電池供電的記憶體。
根據請求項6之電腦系統，其中該第三儲存單元為一CMOS記憶體。
一種基本輸入輸出系統(BIOS)程式的更新方法，適用於一電腦系統中，該電腦系統包含一中央處理單元和一非揮發性記憶體，該非揮發性記憶體用以儲存該BIOS程式，該BIOS程式包含一啟動區和用以儲存一第一BIOS 映像檔的一程式區，該更新方法包含以下步驟：從該電腦系統之一外部儲存裝置複製一第二BIOS映像檔至該電腦系統之一內部非揮發性儲存裝置之一指定區域，其中該內部非揮發性儲存裝置之該指定區域為該電腦系統的終端用戶無法存取的一區域，其中從該外部儲存裝置複製該第二BIOS映像檔至該指定區域係在該電腦系統進入一作業系統前完成；在複製完成後，將一旗標由一第一狀態改變為一第二狀態；在該電腦系統開機前，使用包含於該啟動區內之一檢查程式檢查該第一BIOS映像檔的狀態；以及根據該第一BIOS映像檔的狀態及該旗標的狀態而不經由人為介入地以該第一BIOS映像檔或該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統，其中當該第一BIOS映像檔為正常狀態時，該中央處理單元檢查該旗標的狀態以決定由該第一BIOS映像檔或由該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統，及其中當該旗標為第一狀態時，該電腦系統由該第一BIOS映像檔啟動，而當該旗標為第二狀態時，該電腦系統由該第二BIOS映像檔啟動。
根據請求項8之更新方法，其中以該第一BIOS映像檔或該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統之步驟更包含：當該第一BIOS映像檔毀損時，以該第二BIOS映像檔啟動該電腦系統。
根據請求項8之更新方法，其中該啟動區包含一更新程式，以更新該程式區的程式碼為該第二BIOS映像檔。
根據請求項8之更新方法，其中該非揮發性記憶體為一快閃記憶體、一可程式僅讀記憶體(PROM)、或是一電氣可清除式可程式僅讀記憶體(EEPROM)。
根據請求項8之更新方法，其中該旗標儲存於一由電池供電的記憶體中。
根據請求項12之更新方法，其中該旗標儲存於一CMOS記憶體中。
根據請求項8之更新方法，其中該旗標儲存於該非揮發性記憶體中。
根據請求項8之更新方法，其中該電腦系統的該內部非揮發性儲存裝置為一硬碟。