超能課堂(322)：為什么PC主板上會有一顆紐扣電池？

860277 2023-05-05 發(fā)布于河南

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PC硬件的發(fā)展可以說是日新月異，尤其是板卡類的產(chǎn)品可以說是每年一個樣，某些在今年還是“小甜甜”的硬件組成，到了明年可能就變成“牛夫人”了，再過兩年可能連影子都看不見了。然而主板上有一個設(shè)計(jì)卻已經(jīng)沿用了超過三十年的時間也未曾發(fā)生過質(zhì)的變化，那就是板載電池。那主板上為什么要有電池呢？沒有這個電池，主板還能正常工作嗎？

主板電池的作用

首先主板上為什么會有電池呢？有經(jīng)驗(yàn)的玩家可能會給出這兩個答案，一個是“為CMOS供電”，另一個就是“保存BIOS設(shè)置”。事實(shí)上這兩個答案其實(shí)是一個意思，CMOS的全稱是Complementary Metal Oxide Semiconductor，也就是互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體，一般用來指代制造大規(guī)模集成電路芯片所用的技術(shù)，或者是使用這種技術(shù)制造出來的芯片，在PC領(lǐng)域中就是后者，指代的用來存儲BIOS設(shè)置的芯片，這顆芯片的工作方式與RAM類似，一旦失去供電，內(nèi)部的存儲信息就會被初始化，也就是我們常說的“重置BIOS設(shè)置”。

而BIOS（Basic Input & Output System）即基本輸入輸出系統(tǒng)則存儲在另外的閃存芯片中，理論上說往這顆閃存芯片刷入新的BIOS并不會影響CMOS芯片中存儲的BIOS設(shè)置信息，只是出于兼容性的考慮，在進(jìn)行過刷BIOS操作后，存儲在CMOS芯片中的BIOS設(shè)置信息都會被初始化，同樣是一個“重置BIOS設(shè)置”的操作。因此對于第二個問題的答案，那就是沒有了主板上的電池，主板也是可以工作的，但是BIOS設(shè)置很可能會在關(guān)機(jī)之后全部被初始化，再次開機(jī)之時，部分硬件的性能可能會得不到充分發(fā)揮。

為什么BIOS信息要依靠電池保存？

這個時候可能會有同學(xué)靈魂發(fā)問，BIOS設(shè)置為啥要存儲在這樣一個類似于RAM的芯片中，而不能像BIOS那樣儲存在閃存中，這樣不就不需要配置電池了嗎？其實(shí)這是故意如此設(shè)置的。如果說主板上的硬件是固定，不會發(fā)生改變，也沒有可以自主選擇啟用與否的功能，那把BIOS設(shè)置存儲在閃存芯片中當(dāng)然也是可以的。

在PC DIY領(lǐng)域中，主板設(shè)置是否正確會影響硬件性能的發(fā)揮

然而事實(shí)上是，安裝在主板上面的硬件可以說是千變?nèi)f化，即便是配置相對固定的OEM機(jī)器，同一款式中也可能有不同的配置可選，就更別說是面向DIY玩家的主板產(chǎn)品了，為了滿足硬件兼容性的需求，初始化的BIOS設(shè)置往往是比較保守的，很多時候都會限制硬件的性能發(fā)揮，這時候就需要玩家進(jìn)入到BIOS中，手動打開某些功能，例如內(nèi)存的XMP設(shè)置，或者是根據(jù)自己的實(shí)際需要調(diào)整CPU頻率以及功耗限制等等，這樣才能讓PC硬件按照玩家的需求發(fā)揮相應(yīng)的性能。

然而這些需要玩家手動設(shè)置的項(xiàng)目，在啟用后往往會帶來硬件兼容性的下降，例如有些內(nèi)存在默認(rèn)頻率下可以隨意使用，但是在啟用XMP設(shè)置后，就不是哪塊主板或者哪個CPU都能順利開機(jī)了。倘若這個“錯誤的設(shè)定”是存儲在斷電不會丟失的閃存中，那么玩家很可能會面臨“重置BIOS需要開機(jī)但不重置BIOS無法開機(jī)”的尷尬。

CMOS清除按鈕本質(zhì)上就是斷開CMOS供電，使其得以初始化

相比之下將BIOS設(shè)置儲存在斷電會自動初始化的COMS芯片中，那事情就簡單多了，我們只需要把主板上電池取下來，或者是按照操作指示短接某兩個針腳，或者是直接按下CMOS重置的按鈕，那么COMS芯片的供電都會被切斷，BIOS設(shè)置信息就會被初始化，硬件再次以默認(rèn)狀態(tài)運(yùn)行，自然就能重新開機(jī)了，這時你就有了再一次設(shè)置的機(jī)會了。

部分主板在設(shè)計(jì)時會考慮隱蔽電池

這就是為什么主板發(fā)展至今，上面的那個紐扣電池都一直存在的原因。雖然說現(xiàn)在有不少主板廠商出于美觀的原因，都一直嘗試著將這顆電池隱藏起來，但能做的也只是隱藏而不是取消，畢竟相比于硬件兼容性，或者是開發(fā)一套全新且有效的BIOS設(shè)置信息存儲系統(tǒng)，這套已經(jīng)使用許久的“電池+CMOS”不僅成熟，而且成本也是足夠低了。

BIOS時鐘也需要依靠電池運(yùn)作

BIOS時鐘在關(guān)機(jī)斷電后是需要電池來保持運(yùn)作的

而除了用來保存CMOS上的BIOS設(shè)置信息外，這顆電池其實(shí)還有一個功能，就是讓BIOS上的實(shí)時時鐘RTC（Real-time Clock）可以正常運(yùn)作，以確保電腦的時鐘功能保持準(zhǔn)確。BIOS實(shí)時時鐘的準(zhǔn)確與否并不會影響硬件的正常工作，但是對于操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件能否正常工作卻有莫大關(guān)系，操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件的的時間是以BIOS時鐘為準(zhǔn)的，如果電池失效導(dǎo)致BIOS時鐘出現(xiàn)錯誤，那么部分需要依靠時鐘來做判斷的軟件功能可能就會失去作用，只是如今的操作系統(tǒng)以及應(yīng)用軟件大都已經(jīng)加入了網(wǎng)絡(luò)時鐘校正功能，所以在一定程度上可以降低對BIOS時鐘的依賴，但如果機(jī)器是斷網(wǎng)運(yùn)行的，那么BIOS時鐘依然會起到非常重要的作用。

主板電池需要更換嗎？

目前主板基本上都是使用電壓為3V的CR2032紐扣電池，由于需要持續(xù)為CMOS芯片供電，電量總歸有消耗殆盡的一天，因此它在PC中算是一個消耗品，確實(shí)是需要更換的。只是其更換周期一般來說都是比較長的，基本上只要沒出現(xiàn)BIOS設(shè)置在PC斷電后自動初始化，或者BIOS時鐘運(yùn)轉(zhuǎn)異常的情況，那是不需要主動更換的，這個周期可能會達(dá)到2年至3年的長度，甚至5年時間的也并不罕見，因此有部分升級平臺比較頻繁的玩家可能自始至終都沒更換過主板電池。

至于未來的PC主板是否還會繼續(xù)使用這種“帶電池設(shè)計(jì)”呢？從目前來看，短期內(nèi)將其淘汰的可能性其實(shí)并不大，就算部分高端主板確實(shí)用上了更先進(jìn)、更靈活的BIOS設(shè)置信息存儲方式，在講究性價比的主流上也很可能會繼續(xù)沿用這套成熟且成本可控的方案。在各種意義上說，它很可能是PC硬件中，被沿用時間最長的一個組成部分。

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來自： 860277 > 《電腦外設(shè)》

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