小華的部落格: 2007/11/25 - 2007/12/2

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星期三, 11月 28, 2007

純手工打造你自己的x86 BIOS(3)

在前面兩篇文章中的描述中其實大家就應該可以知道我的實驗環境由幾個部份所組成,所以我這邊假設 "如果我是ㄧ個BIOS Vendor",我將會如何描述我前面所說的那些部分。

在我的實驗中,整個BIOS Build Environment 我們可以得知如同下圖的架構,我在後面將分別對這些部份做ㄧ個簡單的說明。



1.Source code : 這就是我的MyBios.asm,只有一個檔案,ㄧ般我會放在某個目錄內,大家可以想一下如果擴充成7000多個檔案的時候,你會放同一個目錄嗎? 如果分類你要如何分? 如果修改,你要直接改嗎? 還是採用什麼方式去覆蓋?

2. Build Settings : 我使用的是MASM,而他在我的C:\MASM,假如你是利用makefile產生結果,那麼你就會需要設定一些工具的路徑,組譯或是編譯的程式是哪ㄧ個,參數為何...等。

3.Build Tools : 像我提到的Build.exe就是我自己寫的,用來輔助建立BIOS Image時所使用,所以當你的環境越來越大的時候,所使用的Tools可能就不只一個。

4.Build : 當上面的部分都結合在一起後,就可以產生出結果,ㄧ般我們可以利用makefile 方式把上面步驟都結合在一起,然後就可以方便的產生出結果。

5.BIOS Image : 在我的實驗中,產生的結果就是MyBIOS.ROM。

結論:
實驗中大家可以發現,其實BIOS vendor所提供的環境基本的本質很簡單,只是當你在實做的時候你會遇到一些問題,而你在解決這些問題的時候不知不覺整個架構就會越來越複雜,因此當我們接觸到一個成熟的BIOS Build environment時,就會需要了解更多的東西以便我們更能夠駕馭BIOS vendor所提供的環境。

前面這幾篇文章大致上描述出BIOS Build Environment的基本架構,所以當你想要寫一個BIOS然後提供給別人一個環境去撰寫BIOS時,其基本本質大概就是這樣,後面的文章中我會繼續介紹實際上MyBIOS.asm 中我們該撰寫什麼後我們才能夠在Port 80h 的7段顯示器上顯示99h。

星期二, 11月 27, 2007

純手工打造你自己的x86 BIOS(2)

電腦發展至今已經經過了很長的時間,許多遇到的問題也都被ㄧ些前輩解決了,因此目前學校或是市面上的書籍幾乎都是講解如何在一個"現成且成熟"的平台上發展。

例如很多書會教你寫VC/.net/Java ,但是,說到如何去寫編譯器、作業系統及開發BIOS的書就不多了,也因此大家比較專注於如何在成熟的平台上能夠快速/有效率/有系統性的開發以及提出解決問題的辦法,而像我因為興趣而去探討BIOS的本質的人就應該比較少吧,畢竟這些問題在之前的前輩都已經遭遇過,也提出了很好的解決方式,所以才會有目前一些實力堅強的BIOS 供應商的存在,因此也沒必要像我這樣純手工打造。

在前ㄧ篇的文章中我已經大致上描述了一下我的實驗方式,這邊就針對整個流程作ㄧ些詳細的介紹。

在純手工打造你自己的x86 BIOS(1) 中有提到,你可以學習到的東西是比較基本的概念,所以我並不會把完整的Sample code貼上來,畢竟教釣魚比給魚吃還重要,因此請大家輕鬆看待我的拙作(小弟也只入行1年多 ,還請前輩還多多指導)。

前一篇文章中所提到的核心部份在於我撰寫了64K 的BIOS程式碼 (MyBIOS.asm),實際不到64k ,只是我利用了填00h的方式填滿到64k。

而組譯與連結是透過ML.EXE ,輸出的是一個MyBIOS.exe ,而這個是一個DOS下的執行檔,所以裡面有MZ Header ,因為被多加了這個Header 因此MyBIOS.exe約65k ,而我會再利用Build tools取出裡面的64k ,然後變成MyBios.bin,當然這只是最簡單的方法而已,但不是唯一。

[註] EXE2BIN 只能轉換小於64k 的檔案,所以這邊不能使用它,所以我才自己轉換。



當取出了MyBios.bin 之後連同EC.bin 經由Build.exe 產生一個1MB 大小的BIOS ROM Image file,然後把位置固定住。

固定位址是因為:
1. 我的範例中的Platform 上面的EC Controller是採用Share ROM方式,也就是把EC BIOS包在System BIOS中,因此我們需要固定住位址,這樣子EC Controller 才能去System BIOS中讀取EC BIOS的程式碼並且執行。

2.由於x86 CPU讀取第一條指令是在 FFFF_FFF0h,所以我們必須要把BIOS code固定在尾端往下算的64k 範圍內,如下圖所示:

圖中可以看到整個BIOS ROM Image file是1MB ,其中64k是EC code另外64k是BIOS code,然後擺放在1MB 檔案中的位置就如上圖所示,其餘空白的地方我都是填00h/ffh (須看BIOS ROM Spec中說明空白是00h/ffh)

總結:

●MyBios.asm 負責CPU 第一條指令以及組態CPU 模式還有設定Port 80h的輸出並且輸出一個99h 到Port 80h

●EC.bin EC的BIOS Code,由EC BIOS工程師撰寫,我只是拿來用而已

●Build.exe 會先產生一個1MB 空白的BIOS ROM Image,然後把上面兩個bin file塞到先前產生的1MB 空白BIOS ROM Image,並固定其擺放位址,而擺放時並沒有考慮任何File System的架構問題,而是直接塞。

●MyBIOS.ROM 產生出的MyBIOS.ROM就是要用來燒入到BIOS part中的檔案,也就是類似一般大家在Flash BIOS時的那個檔案。

C:\> Flash.exe /all MyBIOS.ROM

上面是一般大家使用某個Flash Utiltity 時會打的一些指令,因為工具不同所以參數也不同,不過相同的是都會有一個BIOS ROM Image file(例如MyBios.ROM)

另外這邊有點不ㄧ樣的地方在於我沒有自己寫Flash Utility(我們BIOS裝在EC Controller下,而我又懶的看EC Spec),所以沒辦法像上面方式使用某個工具去更新 BIOS ROM,況且你們如果要實驗相同的東西,Flash Utiltiy也不能共用,所以這部份有興趣的人就自己研究一下你們公司內是怎樣撰寫這部份的工具。

而我的燒錄方式是採用EC Controller提供的燒入器,所以直接點選我的MyBios.ROM就可以燒進去BIOS Part了,而這部份也不多做說明。

由於整個實驗我才花了1.5天時間(0.5天寫Build.exe + 1天寫MyBios.asm),所以很多地方沒考慮進去,希望各位有其他意見請告訴我,謝謝!

~未完待續~