PC硬件的发展可以说是日新月异,尤其是板卡类的产品可以说是每年一个样,某些在今年还是“小甜甜”的硬件组成,到了明年可能就变成“牛夫人”了,再过两年可能连影子都看不见了。然而主板上有一个设计却已经沿用了超过三十年的时间也未曾发生过质的变化,那就是板载电池。那主板上为什么要有电池呢?没有这个电池,主板还能正常工作吗?

主板电池的作用

首先主板上为什么会有电池呢?有经验的玩家可能会给出这两个答案,一个是“为CMOS供电”,另一个就是“保存BIOS设置”。事实上这两个答案其实是一个意思,CMOS的全称是Complementary Metal Oxide Semiconductor,也就是互补金属氧化物半导体,一般用来指代制造大规模集成电路芯片所用的技术,或者是使用这种技术制造出来的芯片,在PC领域中就是后者,指代的用来存储BIOS设置的芯片,这颗芯片的工作方式与RAM类似,一旦失去供电,内部的存储信息就会被初始化,也就是我们常说的“重置BIOS设置”。

而BIOS(Basic Input & Output System)即基本输入输出系统则存储在另外的闪存芯片中,理论上说往这颗闪存芯片刷入新的BIOS并不会影响CMOS芯片中存储的BIOS设置信息,只是出于兼容性的考虑,在进行过刷BIOS操作后,存储在CMOS芯片中的BIOS设置信息都会被初始化,同样是一个“重置BIOS设置”的操作。因此对于第二个问题的答案,那就是没有了主板上的电池,主板也是可以工作的,但是BIOS设置很可能会在关机之后全部被初始化,再次开机之时,部分硬件的性能可能会得不到充分发挥。

为什么BIOS信息要依靠电池保存?

这个时候可能会有同学灵魂发问,BIOS设置为啥要存储在这样一个类似于RAM的芯片中,而不能像BIOS那样储存在闪存中,这样不就不需要配置电池了吗?其实这是故意如此设置的。如果说主板上的硬件是固定,不会发生改变,也没有可以自主选择启用与否的功能,那把BIOS设置存储在闪存芯片中当然也是可以的。


在PC DIY领域中,主板设置是否正确会影响硬件性能的发挥

然而事实上是,安装在主板上面的硬件可以说是千变万化,即便是配置相对固定的OEM机器,同一款式中也可能有不同的配置可选,就更别说是面向DIY玩家的主板产品了,为了满足硬件兼容性的需求,初始化的BIOS设置往往是比较保守的,很多时候都会限制硬件的性能发挥,这时候就需要玩家进入到BIOS中,手动打开某些功能,例如内存的XMP设置,或者是根据自己的实际需要调整CPU频率以及功耗限制等等,这样才能让PC硬件按照玩家的需求发挥相应的性能。

然而这些需要玩家手动设置的项目,在启用后往往会带来硬件兼容性的下降,例如有些内存在默认频率下可以随意使用,但是在启用XMP设置后,就不是哪块主板或者哪个CPU都能顺利开机了。倘若这个“错误的设定”是存储在断电不会丢失的闪存中,那么玩家很可能会面临“重置BIOS需要开机但不重置BIOS无法开机”的尴尬。


CMOS清除按钮本质上就是断开CMOS供电,使其得以初始化

相比之下将BIOS设置储存在断电会自动初始化的COMS芯片中,那事情就简单多了,我们只需要把主板上电池取下来,或者是按照操作指示短接某两个针脚,或者是直接按下CMOS重置的按钮,那么COMS芯片的供电都会被切断,BIOS设置信息就会被初始化,硬件再次以默认状态运行,自然就能重新开机了,这时你就有了再一次设置的机会了。


部分主板在设计时会考虑隐蔽电池

这就是为什么主板发展至今,上面的那个纽扣电池都一直存在的原因。虽然说现在有不少主板厂商处于美观的原因,都一直尝试着将这颗电池隐藏起来,但能做的也只是隐藏而不是取消,毕竟相比于硬件兼容性,或者是开发一套全新且有效的BIOS设置信息存储系统,这套已经使用需求的“电池+CMOS”不仅成熟,而且成本也是足够低了。

BIOS时钟也需要依靠电池运作


BIOS时钟在关机断电后是需要电池来保持运作的

而除了用来保存CMOS上的BIOS设置信息外,这颗电池其实还有一个功能,就是让BIOS上的实时时钟RTC(Real-time Clock)可以正常运作,以确保电脑的时钟功能保持准确。BIOS实时时钟的准确与否并不会影响硬件的正常工作,但是对于操作系统以及应用软件能否正常工作却有莫大关系,操作系统以及应用软件的的时间是以BIOS时钟为准的,如果电池失效导致BIOS时钟出现错误,那么部分需要依靠时钟来做判断的软件功能可能就会失去作用,只是如今的操作系统以及应用软件大都已经加入了网络时钟校正功能,所以在一定程度上可以降低对BIOS时钟的依赖,但如果机器是断网运行的,那么BIOS时钟依然会起到非常重要的作用。

主板电池需要更换吗?

目前主板基本上都是使用电压为3V的CR2032纽扣电池,由于需要持续为CMOS芯片供电,电量总归有消耗殆尽的一天,因此它在PC中算是一个消耗品,确实是需要更换的。只是其更换周期一般来说都是比较长的,基本上只要没出现BIOS设置在PC断电后自动初始化,或者BIOS时钟运转异常的情况,那是不需要主动更换的,这个周期可能会达到2年至3年的长度,甚至5年时间的也并不罕见,因此有部分升级平台比较频繁的玩家可能自始至终都没更换过主板电池。

至于未来的PC主板是否还会继续使用这种“带电池设计”呢?从目前来看,短期内将其淘汰的可能性其实并不大,就算部分高端主板确实用上了更先进、更灵活的BIOS设置信息存储方式,在讲究性价比的主流上也很可能会继续沿用这套成熟且成本可控的方案。在各种意义上说,它很可能是PC硬件中,被沿用时间最长的一个组成部分。

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