Pourquoi la puce ROM du BIOS n'est-elle pas faite en utilisant la technologie CMOS?

Après avoir lu un cours sur le matériel informatique sur le BIOS / CMOS, je ne parviens toujours pas à déterminer la raison pour laquelle la puce ROM du BIOS n'est pas construite à l'aide de la technologie CMOS, et pourquoi elle est connectée à une puce distincte appelée "CMOS" pour stocker le informations de configuration.

C'est de la note de conférence :

Les programmes sont stockés sur la puce BIOS du système, tandis que les données modifiables sont stockées sur une puce CMOS

Groupe de matériel CMOS : matériel commun, nécessaire mais susceptible de changer - RAM, disques durs, lecteurs de disquette, ports série et parallèle

Je sais que le BIOS est stocké dans une mémoire flash et que la technologie CMOS MOSFET dissipe moins d'énergie par rapport aux autres implémentations.

Pourquoi est-ce seulement la ROM du BIOS qui n'utilise pas CMOS, comme les autres périphériques de stockage - quel est exactement l'avantage? Et pourquoi les informations de configuration du BIOS ne peuvent-elles pas être stockées dans sa propre puce ROM au lieu de la "puce CMOS"?

Vous mélangez la technologie de mise en œuvre avec des termes familiers pour la fonctionnalité.

CMOS - Complémentary Metal Oxide Semiconductor - est une méthode de fabrication de circuits logiques et connexes utilisant des transistors à effet de champ à canal N et à canal P. L'une de ses caractéristiques déterminantes est une consommation d'électricité statique extrêmement faible - l'énergie est presque uniquement utilisée lors d'un changement d'état. En conséquence, une puce de mémoire statique CMOS peut conserver son contenu pendant des années sur une batterie et est un endroit pratique pour stocker des informations semi-permanentes.

Le BIOS et le code de démarrage associé sont traditionnellement stockés dans des périphériques PROM ou EPROM. Les EPROM à l'ère du PC IBM étaient généralement fabriquées dans des technologies pré-CMOS comme NMOS, mais la distinction critique est qu'elles n'étaient généralement pas inscriptibles lorsqu'elles étaient installées sur l'ordinateur, mais uniquement dans un programmeur spécial. De plus, alors que de nombreux systèmes et clones contemporains utilisaient des EPROM, les versions de production réelles de l'IBM-PC utilisaient des PROM non reprogrammables moins chères (les brochages étaient généralement compatibles en utilisation).

La conception PC-AT a ensuite ajouté une mémoire CMOS sur batterie pour stocker des paramètres personnalisables et également (peut-être dans le même appareil) une horloge en temps réel persistante. Cela est devenu familièrement appelé CMOS par les utilisateurs finaux, bien qu'il ne s'agissait bien sûr que d'une utilisation particulière permise par une technologie de puces qui se propageait alors rapidement.

Aujourd'hui, bien sûr, nous n'utilisons plus d'E / PROM parallèles pour le BIOS, mais utilisons plutôt un flash série NOR et transférons le contenu dans une RAM plus rapide pour l'exécution. Les puces FLASH modernes sont en fait constituées de technologies dérivées du CMOS. Et ils peuvent généralement être reprogrammés en circuit. Il appartient vraiment au concepteur du système s'il souhaite mettre des informations de configuration semi-permanentes dans une RAM sauvegardée par batterie ou dans un flash reprogrammable - l'utilisateur final ou le système d'exploitation post-démarrage peut avoir peu de visibilité réelle dans une distinction.

Mais même si le flash est utilisé pour les paramètres, il y aura toujours généralement une horloge en temps réel à faible puissance qui continuera de fonctionner sur batterie.

À l'époque où le PC a été inventé pour la première fois, la majeure partie de la logique était des puces NMOS et TTL énergivores. Le CMOS était très nouveau et les seuls circuits du PC qui l'utilisaient étaient associés à des choses qui devaient fonctionner sur batterie lorsque l'alimentation était coupée, comme la RAM de configuration et l'horloge en temps réel.

De nos jours, presque toute la logique est CMOS, y compris le CPU gourmand en énergie et la mémoire EEPROM flash qui contient le BIOS. Donc, dans un sens, votre question est basée sur une prémisse invalide - l'EEPROM flash est CMOS. Cependant, pour une raison quelconque, le terme "CMOS" dans un PC se réfère toujours uniquement aux fonctions RAM et RTC.

Si vous demandez pourquoi le BIOS n'est pas stocké dans de la RAM volatile plutôt que dans un flash non volatile, c'est parce que les batteries tombent en panne, et l'effacement du BIOS "brique" efficacement l'ordinateur, nécessitant du matériel spécialisé pour le redémarrer.

Je pense que vous confondez deux utilisations de l'acronyme "CMOS". Il existe des puces entièrement construites avec la technologie complémentaire des transistors MOS. En fait, presque toutes les puces de nos jours sont construites de cette façon, y compris une grande partie des circuits de contrôle numérique sur une puce Flash.

L'autre utilisation du CMOS a persisté dans l'industrie du PC depuis les premiers jours pour se référer à la puce qui stockait certains paramètres et à l'horloge en temps réel avec une batterie connectée. À l'époque (début des années 80), la majeure partie des grosses puces d'un PC étaient de la technologie NMOS et les puces logiques diverses étaient des transistors bipolaires (TTL, LSTTL, etc.). La seule puce CMOS utilisée était la puce RTC et est donc devenue connue sous le nom de "CMOS".

De nos jours, le RTC n'est plus une puce distincte sur un périphérique d'architecture PC. Au lieu de cela, il est intégré directement dans le chipset de la carte mère (qui est d'ailleurs produit avec des circuits MOS complémentaires). Il est rare qu'un BIOS utilise de nos jours la mémoire RAM sauvegardée par batterie dans la partie RTC du chipset pour stocker les paramètres. Au lieu de cela, le BIOS utilise quelques pages du périphérique de stockage Flash SPI pour enregistrer ses paramètres de manière non volatile. En tant que tel, il y a des paramètres minimaux qui se perdent dans un PC lorsque la batterie est déchargée ou déconnectée. Les paramètres minimaux perdus lors de la suppression de la batterie sont certains qui contrôlent le comportement de mise sous tension et de réinitialisation du chipset et ne sont en fait même pas stockés dans des cellules RAM alimentées par batterie, mais plutôt dans des loquets flipflop spéciaux à faible puissance alimentés par la pièce. batterie cellulaire.

Voir aussi /superuser/989499/what-does-a-cmos-chip-look-like : cela nous fournit un lien pratique vers l'original fiche technique MC146818 .

Cette puce a été mappée en mémoire et a fourni des emplacements de 64 octets. 14 d'entre eux étaient pour l'horloge, laissant le reste comme RAM à usage général. La puce entière a été alimentée par la batterie pendant que le PC était éteint, afin de garder l'horloge en temps réel.