計算機最小工作系統組件介紹

導讀：

不限于CPU，任何芯片都有其最小工作系統。本文所指最小工作系統是指一個計算機系統中所需的最基本的組件和功能，以使計算機能夠正常啟動和進行基本的操作。

最小工作系統的概念有助于理解計算機系統的最基本要求，并提供了一個起點，可以根據需求和功能的增加逐步擴展和完善系統。在實際應用中，計算機系統通常會包含更多的組件和功能，以滿足更復雜的任務和需求。

計算機最小工作系統組件

以上是一個具體的例子，展示了計算機最小工作系統中的一些組件：

1. CPU：一個基本的CPU芯片，如Intel 、AMD、飛騰、龍芯等。
2. 時鐘發生器：CPU和系統外設所需的時鐘信號。這個信號可以通過外部晶體振蕩器或其他時鐘源來生成。
3. 內存：內存模塊，如4/8GB DDR4 。這個內存用于存儲正在執行的程序和數據。
4. BIOS：基本輸入輸出系統（BIOS），是一段存儲在特定芯片上的固件程序。一般位于存儲芯片中，它提供了計算機啟動時的基本硬件初始化和系統設置。
5. 電源：提供給CPU、內存、BIOS存儲芯片、時鐘、硬盤等計算機系統內所有模塊的電源。
6. 硬盤：硬盤驅動器。硬盤用于存儲操作系統、應用程序和其他數據。
   注釋：
   1、本文所指的計算機最小系統主要以CPU為核心，能讓CPU正常啟動，如果你的計算機系統必須要顯示、要鍵鼠或要其他外設，那么你可以認為你的的計算機最小系統需要加上顯示、鍵鼠或其他外設。

BIOS工作原理

BIOS（Basic Input/Output System）是計算機系統中的一段固化的基本輸入輸出系統軟件。它位于計算機的主板上的一個存儲芯片中（一般為SPI接口的nor flash），負責計算機的啟動和初始化過程，以及提供低級的硬件控制和系統設置。

BIOS的工作原理如下：

1. 啟動過程：當計算機電源打開時，BIOS首先進行自檢（Power-On Self-Test，POST）。自檢過程會檢查計算機硬件的完整性和功能性，包括處理器、內存、硬盤等。如果自檢通過，BIOS會根據預設的啟動設備順序，尋找可引導的設備。
2. 引導過程：BIOS會嘗試從預設的啟動設備中加載引導程序（Bootloader），一般是從硬盤的引導扇區加載。引導程序負責加載操作系統的核心部分，并將控制權交給操作系統。
3. 硬件初始化：在操作系統加載之前，BIOS負責對計算機的硬件進行初始化。它會配置和初始化各個硬件設備，包括處理器、內存、顯示適配器、硬盤、鍵盤等。通過與硬件交互，BIOS建立了硬件與操作系統之間的基本通信橋梁。
4. CMOS設置：BIOS還提供了一組可配置的系統設置，存儲在計算機的CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）芯片中。這些設置包括時鐘設置、啟動順序、硬件設備配置等。用戶可以通過BIOS設置界面進入CMOS設置，根據需求進行配置和調整。

注釋：

1、BIOS的工作原理是在計算機啟動時執行自檢，加載引導程序，初始化硬件設備，并提供了可配置的系統設置。它為計算機的正常啟動和基本硬件控制提供了必要的支持。

2、BIOS逐漸被UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）取代，現在大家所說的BIOS基本上都是UEFI，只是大家習慣叫BIOS，但在許多舊型號的計算機上仍然存在BIOS，BIOS和UEFI兩種固件的區別不是本文的重點，感興趣的讀者請自行研究。

3、不管是BIOS還是UEFI，固件的終極目的：初始化硬件、提供硬件的軟件抽象、啟動操作系統。

4、BIOS提供了整個主板，包括主板上外插設備的軟件抽象，通過探測、training、枚舉，bios就有了系統所有的硬件信息，它通過幾組詳細定義好的接口，把這些信息抽象后傳遞給操作系統，通過這層映射，操作系統才能做到完全不改而能適配到所有機型和硬件。

總結

不管是復雜還是簡單的系統，本人都會第一時間了解其核心芯片的最小工作系統，它有助于理解我所需設計系統的最基本要求。

本人建議讀者去了解BIOS更深層次的原理，初學者或非工程師只需記住BIOS最主要的功能：初始化硬件和提供硬件的軟件抽象。你可以想象這樣一個問題，有多少人使用和有多少種X86架構的CPU設計的硬件產品？我記得以前很流行自己購買零件組裝電腦。那么要面對數千萬種千奇百怪的硬件產品，如何才能用一個軟件安裝包服務于這么多種設備呢？則必須要一個軟件抽象層封裝這些硬件差別。那就是BIOS(UEFI)：標準接口，開放統一，開源。