小華的部落格: 2007/10/14 - 2007/10/21

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星期二, 10月 16, 2007

[我所知道的BIOS]->[Remaining POST Tasks] 11

除了之前所提的 tasks外,還有下列 main tasks是 BIOS POST會執行的:

[USB init]
=> initialize USB的部份.這方面的code幾乎是 kernel code,再加上少許的 chipset code(因為,chipset's USB controller是哪一種需要 customize, Ex. OHCI or UHCI...etc).

主要在 implement USB spec的部份(USB 1.1/2.0 and USB legacy). (天書也...沒看過...)

[KB init]
=> init KBC的部份

[HDD init]
=> 這是 locate IPL(Initial Program Load)的code.因為最終系統需要 load OS,而OS是存在 storage device中,因此需要讓storage....動起來 !

主要的工作有:
- 設定 chipset端的 storage controller(PATA or SATA)'s settings
- identify HDD
- config HDD by set-feature(<-設定 device端的 settings)

這樣一來,controller端與 device端有了 "相同的認知" 後,就可以 access HDD了 !

[ACPI]
=> 主要是將所有的 ACPI tables建至 memory中;讓ACPI OS可以 parse & config.

[Boot-to-OS]
=> 最後 BIOS's 工作是: invoke int19h(for Boot-strap) !此中斷服務程式會嘗試去找 boot device,並從中(storage)將 boot-loader 載入至 memory中;然後跳到 boot loader處,開始執行載入OS的工作 !


* 一但進入OS後,與BIOS會有關的....幾乎只剩 ACPI 了 !

BIOS不是雞肋 ^_^

[我所知道的BIOS]->[VGA init] 10

一般而言,BIOS會在POST時 locate 3 devices:
- Input device(Ex. Keyboard)
- Output device(Ex. Display device)
- IPL(Initial Program Load, Ex. HDD)

這次要提到的是 Display device,即 VGA !

在PCI_SCAN之後,BIOS會在記憶體中建立一個data structure,代表整個系統的 PCI architecture.
Ex. Ponter-> NB->P2P->SB->IDE->AUDIO->LAN->USB 2.0->USB 1.1->...->VGA->...->End

在VGA_init的階段,BIOS會去 go-through this list,一個個的問:"有沒有人需要shadow Option ROM的 ?"

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*1 在此,先break,並說明一些觀念:
1. Option ROM是 for H/W的 firmware;像BIOS一樣是 for MB.有可能直接在硬體上 ,or 包在BIOS image中
2. 有Option ROM的 H/W可能有: VGA card,Lan card, RAID card,...etc
3. VGA's Option ROM 也就是 VBIOS ! 專門處理 screen I/O operation(主要是int10h)
4. VGA "shadow" 即代表: 將 VBIOS copy 到 shadow RAM, Ex. C0000h~C7FFFh處(32K)
5. VGA init這個階段只 consider "VGA device" ! for 其他 device,之後再考慮其 shadow的事宜
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(承接前面的 flow):此時,VGA device會舉手說:"我要" !此時,BIOS會去尋找VGA device's Option ROM(即VBIOS)在哪裡;此時,VBIOS有可能在card上 or "當初" 被包在 BIOS image中(*2)

一但找到,則會先 作一些 checks:Ex.
- Option ROM signature is 0xAA55 ?
- 比較 Option ROM內的 Vendor ID/Device ID = H/W's IDs ?
- class code and sub-class code correct ?
- length = 0 ?
...etc...

若都符合,則視它為 VGA Option ROM(VBIOS) ! 之後,利用 memory2memory copy將之 copy到 shadow memory,從 C0000h處開始存放...

複製完後,再 check "checksum"是否正確;if yes then jump to "entry of initialization code",控制權自此轉移至 VGA Option ROM,由它去做 initialize VGA的工作 ! ( 若是CRT螢幕,user會聽到ㄉ一ㄤ的一聲 ! 即代表 initialize VGA成功 !!! )

<- 此為 VGA_init的工作 !!!

*2 說"當初"的原因是: VGA BIOS若包在BIOS image中,在 BIOS shadow時,也會被一併 copy到記憶體的某處放著;當然,會記住存放處 !

[Note] 一般遇到 VGA init fail的issue時,可以先 check:是否 VGA BIOS已被 copy 至 C0000h處;若有,則check是否已經 jump to VBIOS or NOT;若否,則可以往前 check是否前面所列的一些 "關卡"沒過 (Ex. ID不 match, or checksum 不相等...etc )

VGA 若 ok,電腦就是彩色的 ^_^

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- 相關討論 -----------------
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通常都是板子一來就會去開始Debug VGA...
VBIOS 若壞,螢幕是黑ㄟ
VBIOS若好,螢幕是彩色ㄟ
沒螢幕的情況下要繼續Porting BIOS就比較麻煩一點

[Q]Option ROM是 for H/W的 firmware;像BIOS一樣是 for MB.有可能直接在硬體上 ,or 包在BIOS image中。前者我叫它SW ROM,後者叫legacy ROM,您已經提到sw rom的load方式,那麽legacy rom load方式是否應該有所不同呢?一但找到OpROM,則BIOS 會先作一些 checks:
Ex.
- Option ROM signature is 0xAA55 ?
- 比較 Option ROM內的 Vendor ID/Device ID = H/W's IDs ?
- class code and sub-class code correct ?
- length = 0 ?
...etc...

兩种rom都是通過這種方式嗎?

Ans: 我所說的都是 rough flow,而這兩種ROM的"處理方式"不同,但"檢查的機制"大同小異...建議去trace BIOS code比較清楚

[補充1]
1.可以查看PCI ROM Spec... 裡面有詳細說明如何Load OpROM 的方式,而檢查項目就各家BIOS不同...

2.可以用HEX編輯器直接開啟ROM File,例如VBIOS.bin or OpROM.dat ...etc 來查看內容(Binary file),例如某VBIOS.DAT 的內容如下:

00000 55 AA 80 E9 4B ....
00010 30 30 00 22 E9 19 21 5F 40 00
.......................................
00040 50 43 49 52 86 80 42 2A ..............

其中:
a)55AA是這個ROM的Signature <--代表他是符合規範的ROM
b)80 這個ROM的Code size <--需查閱Spec確定一下
c) 接著是EntryPoint Address <--實際上會執行的程式碼進入點的位址,所以一般都是講
Jmp OpRomBaseAddr+3 <-- 你如果trace BIOS 程式碼,這就是 +3 的由來
d) 000018h=40 代表另一個PCI Header在Offset 00040h的地方
所以 50 43 49 52 是Signature,如果用ACSII 來看就是"PCIR"
其他更多資訊可以查看PCI ROM Spec說明.....

e) "PCIR"後面緊跟著這個OpRom的VID與DID ...即8086 2A42 <--Intel=8086

3.如果想要改OpRom裡面的Code,可以使用反組譯工具去修改或是用Debug去修改
如果比較簡單的OpROM要做實驗的話我都用Debug.com 把OpROM 載入到Mem,接著利用T /P 指令單步執行去追蹤與修改,修改好之後再查看機器碼,再利用Hex編輯器 or 反組譯工具寫回去OpROM (找Bug時可以嘗試這樣寫啦,不過違反智慧財產權,最好還是叫Vendor幫你改,而且光看懂OpROm的流程就需要一點時間了 ^^!)

如果要用組合語言寫一個Dummy OpRom的做法就像下面範例去模擬一個OpROM...
至於你BIOS端可不可以run 就要看你的檢查機制嚴謹程度或是你自己修改你的BIOS code來達到模擬的目的 :
.586p
.code
YourCodeStart:
ORG 0
db 55h, 0AAh
TotalCodeSize db (offset YourCodeEnd) - (offset YourCodeStart)
ORG 3
jmp entrypoint

entrypoint:
........

YourCodeEnd:
END

組譯完之後可以利用微軟工具EXE2BIN.EXE 把他轉成xxx.bin (binary file)然後你就可以包進去BIOS測試。

[補充2]
當VGA init時,那時VGA BIOS的放置處可能有:
case 1: 在 memory中(當初在 shadow stage時被 copy 到 memory)
case 2: 在 card上(Ex. 一般的 external VGA card上都有一顆小rom)

因此,這兩種case的處理方式便不同.
Ex. In case 2 若VGA card在 bridge後面,則還需要 config 該 bridge's resource window使Option(in card)可以被正確的 accessed...<- 所以處理方式有所不同 !

至於檢查機制;因為Option ROM不管放哪裡,其 content都是一樣 ! 因此檢查機制大同小異...還有,不同家BIOS的 "checks" 也未必完全相同 !!!