TWI382346B - 保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統及其控制方法 - Google Patents

Description

保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統及其控制方法

本發明係為一種保護雙基本輸出入系統(Basic Input/Output System，以下簡稱為BIOS)程式之電腦系統及其控制方法，尤指當雙BIOS程式其中之一發生錯誤時，自動啟動BIOS防寫機制之保護雙BIOS程式之電腦系統及其控制方法。

目前電腦系統於開機時，係利用一中央處理器(Central Processor Unit，CPU)來執行儲存在外部記憶體內之基本輸出入系統(Basic Input/Output System，以下簡稱為BIOS)程式以完成開機的動作。此外部記憶體一般為非揮發性記憶體(Non-volatile memory)，而BIOS程式則是主機板硬體系統上最基本的韌體程式碼，主要的功能為電腦系統開機時的自我測試(power on self-test，POST)、初始化動作、記錄電腦系統設定值、提供常駐程式庫。

請參見第一圖，其所繪示為習用具有單基本輸出入系統程式之電腦系統功能方塊示意圖。該電腦系統主要包含：一中央處理器12、一北橋晶片14、一南橋晶片16、與一BIOS外部記憶體18；其中BIOS外部記憶體18用以 儲存BIOS程式。首先，當使用者將電腦系統啟動開關壓下後，中央處理器12會先執行BIOS程式，並偵測電腦系統中的硬體資訊，例如中央處理器資料、開機順序、硬碟大小、晶片組工作狀態以及記憶體的時脈等；於此階段中，BIOS程式也會對基本硬體，如記憶體(Computer memory)、顯示卡(Video card，Graphics card)以及主機板晶片組做初始化動作，並開始執行開機自我測試。在執行完開機自我測試後，BIOS程式開機成功，此時電腦系統即可啟動作業系統。

簡單來說BIOS程式就是與硬體溝通的核心微小作業系統；由於現今電腦軟硬體的發展日新月異，因此主機板廠商通常會提供BIOS的更新程式供使用者手動更新BIOS程式，讓電腦系統能獲取更佳的相容性及效能，進而事先預防解決使用者可能會遇到的一些問題，如：支援更新規格的CPU或增強記憶體相容性，以避免遇到硬體不相容的問題。然而在更新BIOS程式的過程中必須承擔一些風險，若不幸在升級BIOS程式的過程中失敗，BIOS程式將有可能損壞而導致無法開機的慘劇發生，通常都得送回原廠修復BIOS程式才能解決，這對常在更新BIOS程式的使用者來說相當不便。

因此，為了解決上述問題，第二圖所繪示為習用具有雙基本輸出入系統程式之電腦系統功能方塊示意圖。該雙基本輸出入系統程式之電腦系統主要包含：一中央處理器28、一北橋晶片30、一南橋晶片32、一第一BIOS外部記 憶體36、一第二BIOS外部記憶體38以及一BIOS程式切換電路34。

其中該第一BIOS外部記憶體36用以儲存一主BIOS程式；該第二BIOS外部記憶體38用以儲存一輔助備份BIOS程式。當儲存在第一BIOS外部記憶體36內的主BIOS程式發生問題，BIOS程式切換電路34會將中央處理器28發出的讀取指令切換至第二外部記憶體36，並使得中央處理器28可以執行儲存在第二BIOS外部記憶體38內的該輔助備份BIOS程式。如此一來，電腦系統將可成功地開機。

也就是說，若使用者於更新主BIOS程式的過程中發生失敗而導致主BIOS程式資料損壞，此時，BIOS程式切換電路34可切換至第二BIOS外部記憶體38，使得電腦系統執行輔助備份BIOS程式進而成功開機。

然而，於上述的情形發生時，使用者在不知悉主BIOS程式已發生問題的情況下又對輔助備份BIOS程式進行更新的動作，若更新輔助備份BIOS再次發生失敗，將有可能導致兩個BIOS程式都不能使用而發生無法開機的情況，當上述情況發生時便必須送回原廠修復BIOS程式，造成使用者的不便。

本發明之一實施例係提出一種保護雙基本輸出入系統 程式的方法，適用於一電腦系統，該電腦系統包含一第一基本輸出入系統程式與一第二基本輸出入系統程式，該方法包含下列步驟：當第一基本輸出入系統程式進行更新時，使一旗標由一第一狀態切換至一第二狀態；若第一基本輸出入系統程式成功更新時，旗標由第二狀態切換至第一狀態；以及於電腦系統開機時，若旗標處於第二狀態，產生一第一控制信號，使第二基本輸出入系統程式進入一防寫狀態。

本發明也提出一種保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，該電腦系統包含：一中央處理器；一晶片組，連接至中央處理器；一輸入控制介面，連接至晶片組；一旗標，連接至輸入控制介面；一第一基本輸出入系統外部記憶體，連接至輸入控制介面以及晶片組的一輸出入腳位，儲存一第一基本輸出入系統程式；以及一第二基本輸出入系統外部記憶體，連接至輸入控制介面以及晶片組的輸出入腳位，儲存一第二基本輸出入系統程式；其中，當第一基本輸出入系統程式進行更新時，旗標由一第一狀態切換至一第二狀態；若第一基本輸出入系統程式成功更新時，旗標由第二狀態切換至第一狀態；以及當電腦系統開機時，若旗標處於第二狀態，產生一第一控制信號，使第二基本輸出入系統程式進入一防寫狀態。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明可讓雙基本輸出入系統程式之電腦系統在使用者更新第一個BIOS程式失敗時，自動啟動防寫機制，使用者便無法對第二個BIOS程式進行更新或寫入的動作，以此確保第二個BIOS程式的完整性並藉由完整的第二個BIOS程式來對已損壞的第一個BIOS程式進行修復。

請參見第三圖，其所繪示為本發明所提出雙基本輸出入系統程式之電腦系統之一較佳實施例功能方塊示意圖。該雙基本輸出入系統程式之電腦系統主要包含：一中央處理器301、一晶片組308(例如包括北橋晶片302與一南橋晶片303)、一第一BIOS外部記憶體306、一第二BIOS外部記憶體307、一輸入控制介面304以及一非揮發性記憶體(NVM，Non-volatile memory)305。其中該第一BIOS外部記憶體306用以儲存一主BIOS程式(以下簡稱為BIOS1)；該第二BIOS外部記憶體307用以儲存一輔助備份BIOS程式(以下簡稱為BIOS2)。

其中，輸入控制介面304可使用嵌入式控制器(Embedded Controller)來完成，並可選擇性地讓中央處理器301執行BIOS1與BIOS2其中之一。而所述之南橋晶片303則包含一個通用輸入輸出(General Purpose Input/Output，以下簡稱為GPIO)接腳，中央處理器可藉由其中此通用輸入輸出接腳發出一控制信號至第一BIOS外部記憶體306及第二BIOS外部記憶體307的寫入保護 腳位(write protection pin)，以啟動或關閉第一BIOS外部記憶體306及第二BIOS外部記憶體307的防寫(write protection)狀態，用以保護BIOS程式內容的完整性。

舉例來說，當GPIO輸出高準位(H)信號，則第一BIOS外部記憶體306與第二BIOS外部記憶體307，皆處於一可讀可寫的正常狀態，也就是說，第一BIOS外部記憶體306與第二BIOS外部記憶體307內的BIOS1程式及BIOS2程式可被讀取或者修改。當GPIO輸出低準位(L)信號，則第一BIOS外部記憶體306與第二BIOS外部記憶體307，皆處於一僅讀(read only)的防寫狀態。也就是說，第一BIOS外部記憶體306與第二BIOS外部記憶體307內的BIOS1程式及BIOS2程式僅可被讀取但無法被修改。

另外，所述之非揮發性記憶體305可使用快閃記憶體(Flash memory)或可電擦可規化式唯讀記憶體(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)來完成。而輸入控制介面304可藉由非揮發性記憶體305內部所設計的一旗標(FLAG)309來判別BIOS程式目前之狀態。

根據本發明的實施例，BIOS程式處於正常狀態時，旗標309係為一低準位(L)；而BIOS程式處於不正常狀態時，旗標309係為一高準位(H)。也就是說，當BIOS程式開始進行更新時，輸入控制介面304便會將旗標309設為高準位(H)，代表BIOS程式正處於不正常狀態；當BIOS程式成功更新後，輸入控制介面304便將旗標309設為低準位 (L)，代表BIOS程式已成功更新並回復正常狀態；以及，當BIOS程式無法成功更新時，輸入控制介面304便無法將旗標309設為低準位(L)，此時旗標309便會持續維持在高準位(H)而代表BIOS程式處於不正常狀態。當BIOS程式處於不正常狀態則代表BIOS程式更新失敗，且BIOS程式損壞。

為能改善習用缺失，本發明所提出之雙基本輸出入系統程式之電腦系統將可執行如第四圖(a)(b)(c)所繪示保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統的方法之一較佳實施例處理方法流程圖。請參見第四圖(a)，其所繪示為旗標隨基本輸出入系統程式狀態改變之一較佳實施例處理方法流程圖。首先，當使用者更新BIOS1程式時(步驟400)，輸入控制介面304便會將非揮發性記憶體305內部之旗標309設為高準位(H)，代表此時BIOS1程式正處於不正常狀態，也就是BIOS1程式正在更新(步驟401)。相同地，當BIOS1程式成功更新後，輸入控制介面304也會將旗標309設為低準位(L)，代表BIOS1程式已成功更新並回復至正常狀態(步驟403)。但是若BIOS1程式更新的過程中被中斷或更新失敗，輸入控制介面304便無法變更旗標309之狀態，旗標309便會維持在高準位(H)狀態(步驟404)。

也就是說當BIOS1程式成功更新後，旗標309會再次被設定於低準位(L)；反之，當BIOS1程式無法成功更新時，旗標309就會維持在高準位(H)。而不論BIOS1程式是否有成功更新，電腦系統都需要再次開機，因此電腦系 統於上述動作完成後使用者都必須執行重新開機的動作(步驟405)。

再者，第四圖(b)(c)所繪示為電腦系統開機時保護基本輸出入系統程式的方法。當電腦系統開機時(步驟406)，輸入控制介面304便會讀取非揮發性記憶體305內部的旗標309狀態(步驟411)，以判別BIOS1程式是否為正常狀態。

若輸入控制介面304於步驟411所讀取到的旗標309係處於低準位(L)(步驟412)，代表目前BIOS1程式是正常狀態。接著中央處理器301便執行BIOS1程式來進行後續的開機步驟，如開機自我測試。再者，中央處理器301也會讀取非揮發性記憶體305內部的旗標309狀態並依照所讀取到的旗標狀態(低準位)，進而使GPIO輸出高準位(H)(步驟414)，讓BIOS1程式及BIOS2程式維持在可讀可寫的正常狀態。當BIOS程式執行完成後，電腦系統便開機成功並可啟動作業系統(步驟416)。

而電腦系統啟動作業系統之後，由於GPIO持續輸出高準位(H)，使用者即可在作業系統下執行如第四圖(a)更新BIOS程式的動作。

請參見第四圖(c)，若輸入控制介面304所讀取到的旗標處於高準位(H)(步驟412)，則代表BIOS1程式更新失敗且BIOS1己損壞，例如更新BIOS1程式的過程中發生電腦系統斷電或是更新程式發生問題等情況導致更新過程中斷或失敗。此時，輸入控制介面304便切換至BIOS2程式 (步驟423)。

接著，中央處理器301便執行BIOS2程式來進行後續的開機步驟，如開機自我測試。再者，中央處理器301也會讀取非揮發性記憶體305內部的旗標309狀態並依照所讀取到的旗標309狀態(高準位)，進而控制GPIO輸出低準位(L)(步驟424)。當GPIO切換至低準位(L)後，BIOS1程式及BIOS2程式即進入防寫狀態，其目的是為了保護BIOS2程式，避免使用者於啟動作業系統之後又對其進行更新的動作，而影響BIOS2程式內部資料的完整性。

另外，使用者可根據BIOS2程式來判斷BIOS1程式已發生異常問題，例如進入BIOS2程式選單時，螢幕顯示出BIOS1程式已損壞之一錯誤訊息。當使用者得知BIOS1程式已發生損壞時，便可於BIOS2程式選單(BIOS MENU)中選擇是否執行一BIOS修復程式，藉由BIOS2程式對BIOS1程式進行修復(步驟427)。

若使用者不修復BIOS1程式，電腦系統仍然可利用BIOS2程式正常地開機，並啟動作業系統(步驟428)。只是於作業系統成功啟動之後，由於GPIO輸出低準位(L)，亦即防寫的狀態，進而使得使用者無法於作業系統下進行更新BIOS程式的動作。

承上述，若使用者要修復BIOS1程式，則中央處理器301會控制GPIO由輸出低準位(L)切換至輸出高準位(H)，以解除BIOS程式之防寫狀態(步驟429)。接著，進行BIOS1程式的修復(步驟430)。在此步驟中，BIOS1程式將會被 BIOS2程式置換，使得BIOS1程式與BIOS2程式內容皆相同，當然也可以利用其他方式進行BIOS1程式的修復。當BIOS1程式修復完成後，輸入控制介面304便將非揮發性記憶體305內部的旗標309更改為低準位(L)(步驟431)，表示BIOS1程式已恢復至正常狀態，電腦系統也於此步驟完成後重新開機(步驟432)。

根據本發明的實施例，當使用者欲對主BIOS程式更新時，根據GPIO的信號可得知BIOS程式可否進行更新。當GPIO輸出高準位(H)時，BIOS程式可更新；反之，當GPIO輸出低準位(L)時，BIOS程式不可更新。

再者，於BIOS程式開始更新時，旗標309會被設定為高準位(H)；以及，當BIOS程式成功更新後，旗標309會被回復為低準位(L)。因此，根據旗標309的準位，中央處理器301即可以控制GPIO輸出對應的準位來指示BIOS程式可否被更新。

再者，於旗標309被設定為高準位(H)後，當中央處理器301利用BIOS2程式來開機時，BIOS2更可以根據使用者的選擇來修復BIOS1。

綜合上述技術之說明，本發明所提出保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統及其控制方法最主要的技術特徵就是利用BIOS程式的防寫機制，當雙BIOS程式其中之一BIOS程式發生更新錯誤的時候，使另一BIOS程式進入防寫狀態，直到發生錯誤的BIOS程式修復成功才解除防寫狀態，來避免當雙BIOS程式其中之一BIOS程式發生錯誤 且未修復的情況下另一BIOS程式也受到寫入而發生錯誤的情況。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之權利範圍。

本案圖式中所包含之各元件列示如下：

12、28、301‧‧‧中央處理器

34‧‧‧BIOS程式切換電路

16、32、303‧‧‧南橋晶片

18‧‧‧BIOS外部記憶體

14、30、302‧‧‧北橋晶片

305‧‧‧非揮發性記憶體

304‧‧‧輸入控制介面

308‧‧‧晶片組

309‧‧‧旗標

36、306‧‧‧第一BIOS外部記憶體

38、307‧‧‧第二BIOS外部記憶體

本案得藉由下列圖式及詳細說明，俾得一更深入之了解：第一圖為習用具有單基本輸出入系統程式之電腦系統功能方塊示意圖。

第二圖為習用具有雙基本輸出入系統程式之電腦系統功能方塊示意圖。

第三圖為本發明所提出雙基本輸出入系統程式之電腦系統之一較佳實施例功能方塊示意圖。

第四圖(a)為旗標隨基本輸出入系統程式狀態改變之一較佳實施例處理方法流程圖。

第四圖(b)(c)為電腦系統開機時保護基本輸出入系統程式 的方法。

301‧‧‧中央處理器

302‧‧‧北橋晶片

308‧‧‧晶片組

303‧‧‧南橋晶片

304‧‧‧輸入控制介面

305‧‧‧非揮發性記憶體

306‧‧‧第一BIOS外部記憶體

309‧‧‧旗標

307‧‧‧第二BIOS外部記憶體

Claims (11)

1. 一種保護雙基本輸出入系統程式的方法，適用於一電腦系統，該電腦系統包含一第一基本輸出入系統程式與一第二基本輸出入系統程式，該方法包含下列步驟：當該第一基本輸出入系統程式進行更新時，使一旗標由一第一狀態切換至一第二狀態；若該第一基本輸出入系統程式成功更新時，該旗標由該第二狀態切換至該第一狀態；於該電腦系統開機時，若該旗標處於該第二狀態，產生一第一控制信號，使該第二基本輸出入系統程式進入一防寫狀態，並以該第二基本輸出入系統程式修復該第一基本輸出入系統程式；以及其中，當該第一基本輸出入系統程式修復完成後，該旗標由該第二狀態切換至該第一狀態，一第二控制信號被發出，使該第二基本輸出入系統外部記憶體進入一可讀寫狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之保護雙基本輸出入系統程式的方法，其中該第一狀態為一低準位，該第二狀態為一高準位。
3. 如申請專利範圍第1項所述之保護雙基本輸出入系統程式的方法，其中該第一基本輸出入系統程式未進行更新時，該旗標為該第一狀態。
4. 如申請專利範圍第1項所述之保護雙基本輸出入系統程式的方法，其中該第二基本輸出入系統程式進入該防寫狀態 後，更包括：顯示該第一基本輸出入系統程式發生的一錯誤訊息。
5. 一種保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，該電腦系統包含：一中央處理器；一晶片組，連接至該中央處理器；一輸入控制介面，連接至該晶片組；一旗標，連接至該輸入控制介面；一第一基本輸出入系統外部記憶體，連接至該輸入控制介面以及該晶片組的一輸出入腳位，儲存一第一基本輸出入系統程式；以及一第二基本輸出入系統外部記憶體，連接至該輸入控制介面以及該晶片組的該輸出入腳位，儲存一第二基本輸出入系統程式；其中，當該第一基本輸出入系統程式進行更新時，該旗標由一第一狀態切換至一第二狀態；若該第一基本輸出入系統程式成功更新時，該旗標由該第二狀態切換至該第一狀態；以及當該電腦系統開機時，若該旗標處於該第二狀態，產生一第一控制信號，使該第二基本輸出入系統程式進入一防寫狀態，並以該第二基本輸出入系統程式修復該第一基本輸出入系統程式；其中，當該第一基本輸出入系統程式修復完成後，該旗標由該第二狀態切換至該第一狀態，該輸出入腳位發出一第二控制信號，使該第二基本輸出入系統外部記憶體進入一可讀寫狀態。
6. 如申請專利範圍第5項所述之保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，其中當該旗標在該第一狀態時，該輸出入腳位發出一第二控制信號，使該第二基本輸出入系統外部記憶體進入一可讀寫狀態。
7. 如申請專利範圍第5項所述之保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，其中該輸入控制介面為一嵌入式控制器。
8. 如申請專利範圍第5項所述之保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，其中該旗標位於一非揮發性記憶體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，其中該非揮發性記憶體為一快閃記憶體或一可電擦可規化式唯讀記憶體。
10. 如申請專利範圍第5項所述之保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，其中該第一狀態為一低準位，該第二狀態為一高準位。
11. 如申請專利範圍第5項所述之保護雙基本輸出入系統程式之電腦系統，其中該第二基本輸出入系統程式進入該防寫狀態後，該第二基本輸出入系統程式可顯示該第一基本輸出入系統程式發生的一錯誤訊息。