Por que o chip ROM do BIOS não é feito com a tecnologia CMOS?

Depois de ler um curso de hardware de computador no BIOS / CMOS, ainda não consigo determinar o motivo pelo qual o chip ROM do BIOS não foi construído usando a tecnologia CMOS e por que ele está conectado a um chip separado chamado "CMOS" para armazenar o informações de configuração.

Isto é da nota da palestra :

Os programas são armazenados no chip do BIOS do sistema, enquanto os dados alteráveis ​​são armazenados no chip CMOS

Grupo de hardware do CMOS : Hardware comum, necessário, mas que pode ser alterado - RAM, discos rígidos, unidades de disquete, portas seriais e paralelas

Sei que o BIOS está armazenado em uma memória flash e que a tecnologia CMOS MOSFET dissipa menos energia em comparação com outras implementações.

Por que é apenas a ROM do BIOS que não usa o CMOS, como outros dispositivos de armazenamento - qual é exatamente a vantagem? E por que as informações de configuração do BIOS não podem ser armazenadas em seu próprio chip ROM em vez do "chip CMOS"?

Você está misturando tecnologia de implementação com termos coloquiais de funcionalidade.

O CMOS - Complementary Metal Oxide Semiconductor - é um método de fabricação de circuitos lógicos e relacionados, usando transistores de efeito de campo de canal N e canal P. Uma de suas características definidoras é o consumo de energia estática extremamente baixo - a energia é usada apenas quando se muda de estado. Como resultado, um chip de memória estática CMOS pode reter seu conteúdo por anos com uma bateria e é um local útil para armazenar informações semi-permanentes.

O BIOS e o código de inicialização relacionado são tradicionalmente armazenados em dispositivos PROM ou EPROM. As EPROMs na era do PC IBM eram tipicamente feitas em tecnologias pré-CMOS como NMOS, mas a distinção crítica é que elas não eram graváveis ​​quando instaladas no computador, mas apenas em um programador especial. Além disso, enquanto muitos sistemas e clones contemporâneos usavam EPROMs, as versões atuais de produção do IBM-PC usavam PROMs não reprogramáveis ​​e baratas (as pinagens eram normalmente compatíveis em uso).

O design do PC-AT adicionou uma memória CMOS com bateria para armazenar configurações personalizáveis ​​e também (talvez no mesmo dispositivo) um relógio em tempo real persistente. Isso passou a ser coloquialmente referido pelos usuários finais como CMOS, embora fosse apenas um uso específico permitido por uma tecnologia de chip que se espalhava rapidamente.

Hoje, é claro que não usamos mais E / PROMs paralelos para BIOS, mas usamos flash NOR serial e transferimos o conteúdo para uma RAM mais rápida para execução. Os chips FLASH modernos são feitos de tecnologias derivadas de CMOS. E eles geralmente podem ser reprogramados em circuito. Depende realmente do projetista do sistema se eles quiserem colocar informações de configuração semi-permanentes em uma RAM com bateria ou em flash reprogramável - o usuário final ou o sistema operacional pós-inicialização pode ter pouca visibilidade real de uma distinção.

Mas mesmo que o flash seja usado para as configurações, normalmente ainda haverá um relógio em tempo real de baixa energia que continua funcionando com a bateria.

Na época em que o PC foi inventado, a maior parte da lógica era de chips NMOS e TTL com muita energia. O CMOS era muito novo e os únicos circuitos no PC que o usavam estavam associados a coisas que precisavam funcionar com a bateria quando a energia estava desligada, como a RAM de configuração e o relógio em tempo real.

Atualmente, quase toda a lógica é CMOS, incluindo a CPU que consome muita energia e a EEPROM flash que contém o BIOS. Portanto, de certa forma, sua pergunta é baseada em uma premissa inválida - a EEPROM flash é CMOS. No entanto, por qualquer motivo, o termo "CMOS" em um PC ainda se refere apenas às funções RAM e RTC.

Se você está perguntando por que o BIOS não está armazenado em RAM volátil e não em flash não volátil, é porque as baterias falham e a exclusão do BIOS efetivamente "bloqueará" o computador, exigindo hardware especializado para que ele volte a funcionar.

Eu acho que você está confundindo dois usos da sigla "CMOS". Existem chips construídos inteiramente com a tecnologia complementar de transistor MOS. De fato, quase todos os chips hoje em dia são construídos dessa maneira, incluindo grande parte dos circuitos de controle digital em um chip Flash.

O outro uso do CMOS persiste na indústria de PCs desde os primeiros dias para se referir ao chip que armazenava algumas configurações e ao relógio em tempo real com uma bateria conectada. Naqueles dias (início dos anos 80), a maior parte dos chips grandes em um PC era de tecnologia NMOS e os chips lógicos diversos eram lógicos bipolares de transistor (TTL, LSTTL, etc.). O único chip CMOS usado foi o chip RTC e ficou conhecido como "o CMOS".

Atualmente, o RTC não é mais um chip separado em um dispositivo de arquitetura de PC. Em vez disso, ele está embutido no chipset da placa-mãe (que aliás é produzido com circuitos MOS complementares). É raro que qualquer BIOS hoje em dia use a RAM antiga suportada por bateria na parte RTC do chipset para armazenar as configurações. Em vez disso, o BIOS usa algumas páginas do dispositivo de armazenamento SPI Flash para salvar suas configurações de maneira não volátil. Como tal, existem configurações mínimas que são perdidas em um PC quando a bateria acaba ou é desconectada. As configurações mínimas perdidas na remoção da energia da bateria são certas que controlam o comportamento de inicialização e redefinem o chipset e, de fato, nem são armazenadas em células RAM alimentadas por bateria, mas sim em travas especiais de flip-flop de baixa energia que são alimentadas pela moeda bateria de celular.

Consulte também /superuser/989499/what-does-a-cmos-chip-look-like : isso nos fornece um link útil para a folha de dados MC146818 original .

Esse chip foi mapeado na memória e forneceu locais de 64 bytes. 14 deles eram para o relógio, deixando o restante como RAM de uso geral. Todo o chip foi mantido alimentado pela bateria enquanto o PC estava desligado, a fim de manter o relógio em tempo real.