[我知道的BIOS]->[系統資源] 6

在此,想先提一下所謂的系統資源(system resources). 在電腦的世界裡,所謂的系統資源約可分為四大類,亦即: DMA, Memory, IO, and Interrupts. (大家若是仔細檢視一下 [我的電腦]->[內容]->[硬體]->[裝置管理員]->[檢視]->[資源(依類型)],便可以發現我想表達的)

* DMA:
=> CPU可以說是系統的大腦;在沒有DMA時,CPU幾乎得參與所有的事情;但是有了DMA後,可以讓 DMA controller或是bus-mastering devices自己來執行data transfer from and to memory,CPU只在開始及結束時參與;如此CPU可以做其他事情. 典型的電腦系統有八個 DMA channels. 檢視 "資源(依類型)"中DMA的部分可以知道哪一個 channel被哪一個 device使用.

* Interrupt:
=> 周邊devices請求 cpu 服務的方式. 一般的電腦系統中有 16IRQs(IRQ0~15). 由兩個 cascade的8259所提供. 當有device透過 IRQx發 interrupt時, CPU會被告知;然後,CPU最後會得到對應於該IRQx的 service routine的 entry point,之後便跳到該處去執行ISR(interrupt service routine). 現在的電腦系統有發展出APIC mode(有別於原有的8259 mode),其目的在於提供更多的 interrupt inputs以及專有的interrupt機制.

在檢視 "資源(依類型)"中的interrupt可發現: IRQ 0/1/4/6/8/12/13/14/15其實是dedicated to specific devices使用的;而剩下的IRQs則是分給PCI devices共同/單獨使用. 若是APIC mode,則可以看到超過15的IRQ !

* Memory:
=>在此所謂的memory,並非指記憶體模組那種memory,而是: CPU memory addressing space ! 亦即,以32-bit CPU而言,可以定址到的 memory space is 2^32 = 4GB. 這麼大的空間就是一種資源 !因為,在此範圍內,CPU可以完全存取,而且,也是有限的 !那,要如何利用這麼大的資源呢 ? 方法就是所謂的 "Mapping(映射)".

舉FM為例,在收音機上一定有旋鈕可以調,亦即, FM的波段是有範圍的. 只有在此範圍,才能收到訊號(<-這也是資源). 然後,在此範圍內,要發射訊號的人,會先提出申請,看要使用那個頻率,經過認可後便可以使用該頻率波段了. 所以在此範圍內便可以聽到警廣,中廣,空中英語教室...等的廣播. (記住: "每個人" 都可以使用該資源中的"一部份",只要"被核准"...)

Memory space 也是一樣 ! 在廣大的 0~4G space中,也有很多人可以使用. Ex. 記憶體模組可以使用某一塊,BIOS ROM也可以使用某一塊, PCI devices也可以使用某一塊,APIC也可以使用某一塊,...etc. 常見的字眼 "Memory map" 就是闡述這樣的觀念 !

*I/O
=> 同理, IO 指的也是 CPU I/O addressing space. 也是一種資源. 現在 I/O addressing space 是 0000h~FFFFh,共64KB的範圍.

[Summary] 資源是有限的,要斟酌使用 ^_^

[補充memory部分]
假設系統插有1G記憶體,使用外部的顯示卡,且使用512KB BIOS ROM,則:

[Part1]
-memory space 0~(1G-1)被此1G記憶體所佔用;或說此1G記憶體被映射到memory space 0~(1G-1);只要CPU存取這個範圍,就會存取到此1G記憶體.

Ex. 在BIOS中寫:(前提: in big-real mode)
xor ax,ax
mov es,ax
mov esi, 00000000h
mov al, BYTE PTR es:[esi] ; access 此1G記憶體中 位置0處的資料 !

[Part2]
-memory space 1G~4G 則是由"其他人"所佔用,例如:(below are examples ONLY)
1.memory space 0xD4100000~D410FFFF是由 Ethernet card的 operational registers 所佔用
2.memory space 0xD4204000~D4204FFF是由 USB 1.1 host的 operational registers 所佔用
3.memory space 0xD4206000~D4206FFF是由 USB 2.0 host的 operational registers 所佔用
4.memory space 0xD4200000~D4203FFF是由 High Definition Audio的 Operational registers 所佔用
5.memory space 0xFEC00000~FECFFFFF是被 IO APIC 所佔用
6.memory space 0xFFF80000~FFFFFFFF是被 512KB BIOS ROM 所佔用
.....

只要CPU存取這範圍,則會access到 "對應" 的device registers.

Ex. 假設要access USB 1.1 HOST's operational register offset 0,則BIOS只要寫:
(前提: big-real mode)

xor ax,ax
mov es,ax
mov esi, 0D4204000h
add esi, 0 ; 0 means offset 0
mov al, DWORD PTR es:[esi] ; access


[Q] 那問題來了:CPU發了一個memory cycle,誰來決定/如何決定要給誰(記憶體 or USB 1.1 HOST OP registers)呢?

=>chipset一定知道系統插了1G記憶體,也會將此資訊,1G( = 40000000h ),記錄在內部register中.當cpu要存取記憶體而發 address: 00000000h 的cycle時,chipset會將 address與 1G比較;因為小於1G,則 "知道" 要發給記憶體 !

當cpu要存取USB OP而發 address: 0D4204000h 的cycle時,chipset會將 address與 1G比較;因為大於1G,則 "知道" 要發給PCI devices, Ex. USB host !

* 1G這個 information 的有一個名詞代表它: Top Memory ! 代表可用的記憶體的上限.

[結論]: 4G memory space 充斥著各式各樣的 "H/W registers"(假如把記憶體也視為 registers,ROM chip也視為registers.....)


Q:問個問題一下古時候, VGA 的memory 是被mapping 到0xA000 的一個64KB 的area，如果你的VGA card 有1MB 的memory 就無法全部mapping, 需要banking 的動作.在big-real mode 中, 如果還是1MB 的memory 會是多大 ,它會比mapping 從哪到哪?

A:就我所知,以前的VGA display會使用到 installed memory A0000h~BFFFFh間的範圍;這是屬於UMA(upper memory area)的一部份;其中A0000h~AFFFFh(64k) for VGA graphics mode memory;B0000h~B7FFFh for VGA mono text mode memory;B8000H~BFFFFh for VGA color text mode memory.

*上述的 三塊 memory 都是 video memory(or called frame buffer),用來儲存要顯示的image的記憶體

* 還記得組語練習中有 output color text to screen,其中所用到的 segment = B800h !!!
( for color text )

當program存取到這塊時,VGA card便會 read it and 負責將之顯示到 monitor !

現在的 VGA cards則是含有 built-in video memory;雖然不是使用系統記憶體,仍是被 mapped to A0000h~BFFFFh.(此時,很重要的一點是:系統記憶體的 A0000h~BFFFFh不再被VGA display用了....這點之後會提到,將被用來放 SMI code...)

你所說的1M memory,因為無法全部 mapped,所以有 bank switch來解決;那麼我的感覺是:還是一樣用 bank switch來解決 !!! 沒有變...

因為,我所知道的 memory map中在1M以下只有 A0000h~BFFFFh for Video card用的(你從 資源(依類型)中去看,也可以發現這範圍是給 display用的...) 而且,in big-real mode 也不會讓 1M memory可以完全 mapped,這是沒關係的 !

這個其實跟系統chipset無關, 跟VGA chip比較有關. 如果VGA chip不支援 linear frame buffer, 我想你只有用banking的方法做. 如果有支援, 正確方式是要透過VBIOS. VBE 2.0以後有定義linear frame buffer的地址位置.你可以呼叫 return VBE mode infomation 這個 function call 來取得位址.