BIOS開發(fā)筆記：CMOS簡介

簡介

CMOS原來指的是一種生產電子電路的工藝，在PC上一般指的是RTC電路單元，因為早期它是由這種工藝生產出來的，所以又把RTC稱作了CMOS。

RTC（Real Time Clock）即實時時鐘，用于保存記錄時間和日期，也可以用來做定時開機功能。 RTC靠一組獨立的電源給它供電，這樣設計的目的就是為了不受系統(tǒng)電源的影響，可以保持一直有電，哪怕是在關機狀態(tài)下。 當然這是理想狀態(tài)下的，因為會有一些不可抗拒的原因，可能會導致斷電，比如電池電量消耗完。

RTC的供電設計有兩種：臺式機上使用常見的RTC電池，筆記本上也有使用RTC電池的，但有些為了節(jié)省空間和減低成本，直接共用筆記本電池的電源。 RTC功耗極低，根本不需要憂慮它會對對電池造成大的負擔。

要使RTC正常工作，除了電源，還需要一個32.768KHZ的晶振。 RTC通過對晶振所產生的振蕩頻率分頻和累加，得到年、月、日、時、分、秒等時間信息，并將其保存在一段RAM中。

實時傳輸單元內存

在UEFI問世之前，BIOS存儲一些變量（如BIOS SETUP設置）的方法就是放在RTC RAM中的，只要RTC有電，數(shù)據(jù)就可以一直保存。 如果要恢復默認設置，或忘記密碼等，便可以通過拆卸 RTC 電池的辦法來達到目的。

至今，“清CMOS”這個詞還在沿用，雖然目的都是為了恢復BIOS SETUP初始值，但原理已經(jīng)變了，UEFI中“清CMOS”并不能達到恢復默認設置的目的，因為數(shù)據(jù)不是存放在CMOS中了，而是BIOS ROM。 那現(xiàn)在的“清CMOS”是怎么實現(xiàn)的呢？ 原理就是BIOS啟動的時候去判斷RTC是否掉過電（如Intel中的RTC_PWR_STS），是的話代碼就執(zhí)行恢復動作。 注意，這里的恢復是代碼實現(xiàn)的，而原來利用的是RTC掉電，數(shù)據(jù)會清除的原理！

RTC RAM 共有128字節(jié)，前14字節(jié)是有標準定義的，可以用來控制實時時鐘，而其它字節(jié)對現(xiàn)在來說都已經(jīng)過時了，基本沒什么用，最多拿來臨時存一些數(shù)據(jù)作標記。

前14字節(jié)定義（具體需要參照各平臺芯片設計廠商相關的手冊）

前面所寫的指的是傳統(tǒng)的RTC RAM，后面又有了一個擴展的RTC RAM，它相比傳統(tǒng)的RTC RAM，可使用的寄存器增加到了256個，不過也很少用到。。

訪問

RTC RAM分為兩部分，第一部分傳統(tǒng)CMOS，只有128字節(jié)，第二部分為擴展CMOS，有256字節(jié)，需要分開使用70/71或72/73端口訪問，每次讀寫只支持單字節(jié)操作。 通過RW查看，如下：

RW中直接可以看到在跳動的秒數(shù)，操作系統(tǒng)下的時間和日期都是從RTC讀出來的。 如果在OS下更改時間或日期，RTC中相關寄存器也會被變更。

代碼訪問CMOS直接使用 IoRead8() 和 IoWrite8() 就可以了，比較簡單，EDK2中有相關函數(shù)，如下：

UINT8 
EFIAPI 
CmosRead8 (
  IN UINTN Index  
)
{
  IoWrite8(0x70, (UINT8) Index);
  return IoRead8 (0x71);
 }
 
 UINT8
 EFIAPI
 CmosWrite8 (
  IN UINTN Index,
  IN UINT8 Value  
)
{
  IoWrite8 (0x70, (UINT8) Index);
  IoWrite8 (0x71, Value);
  return Value;
}

定時開機

定時開機的叫法有幾種，如RTC Wake Up、RTC Alarm、Wake Up From S5 等，原理就是設置RTC中幾個Alarm寄存器，當Alarm寄存器的值跟當前時間一樣時，RTC就會產生一個Alarm，如果此時RTC Alarm Enable有被設置啟用的話，則會產生一個喚醒事件（wake event）喚醒計算機，達到一個定時開機的作用。

定時開機常見的應用場景有兩種，一種是在BIOS SETUP做的定時開機功能，另一種則是由APP設置的定時開機，如常用于測試跑自動開關機的工具Pwrtest.exe（它是微軟提供的，在SDK中可找到它，由于EWDK包含SDK，所以EWDK也有，用everything搜一下很快可以找到），原理也是在關機的時候設置了RTC Alarm， 然后不斷重復這個動作，便實現(xiàn)了自動開關機的功能。