[FZH] 谢谢 coreboot, 我懂得了内存是如何被 BIOS 识别的

[宏羽杜]

其实~~~看看单片机的话,不用4年的

在 2011年5月9日 上午5:57，源泉星火(张明源) <zhangmingyuan240在gmail.com>写道：

> 膜拜，学习，不解
>
> 在 2011年5月9日 上午1:50，microcai <microcai在fedoraproject.org>写道：
>
> > >
> > > 首先必须明确的一点是， BIOS 运行初期，CPU 其实是不能访问内存的。
> > >
> > > BIOS 所在的 FLASH 是那种可以被 CPU 直接寻址的 FLASH 芯片。被都固定在
> > > 0x4FFFF (记不清具体地址了) 地址上了。类似 ARM 使用的 NOR FLASH。 uboot
> > > 就在 NOR FLASH上。
> > >
> > > 然后，BIOS 初始化代码开始通过寄存器和北桥芯片沟通。
> > > 因为 BIOS 就是版卡厂商制作的，这不成问题。使用固化的 IO 地址就可以了。
> > >
> > > 成功和北桥联系上后， BIOS 继续前进，利用北桥提供的寄存器操控SMBUS, SMBUS
> > > 是一种 I2C 总线，每个 SMBUS 设备都有一个固定的地址。SDRAM 的 EEPROM 就可
> > > 以通过 SMBUS 访问！ 而 SDRAM 通常在 0x50 ~ 0x53 这4个地址上，对于主板上
> > > 的4个内存插槽。不过，主板厂商也可以改变这些地址。反正 BIOS 是自己出的，
> > > 可以固化这些地址，无所谓。
> > >
> > > 读取 SDRAM eeprom 里超过 17 个参数后。 BIOS 就可以使用这些参数设置好北桥
> > > 的寄存器了。而在这之前， BIOS 严重依赖  CPU 的寄存器做这些操作，不能使用
> > > 任何内存！ 北桥用来控制内存的寄存器地址，又是一个每个版卡都不一样的地方
> > > 了。无所谓， BIOS 自己出，爱怎么用就怎么用。
> > >
> > > 搞定内存之后， BIOS 终于可以使用内存啦！ BIOS 将内存的前 4k 作为临时
> > > stack 开始进入了第二步初始化，这个使用有了内存，就可以使用函数了。
> > > 前面，因为无法使用内存，无法进行复杂的运算，要小心编写汇编指令，全部使用
> > > 寄存器进行操作，所以没法进行复杂的运算。现在有 RAM 可以用了，自然就有内
> > > 存了。
> > >
> > > BIOS 通过检查可用的内存值，将自己使用的临时 stack 移步到 >  640K 的地
> > > 方。 开始继续下面的工作。
> > >
> > > 下面， BIOS 该开始检测 CPU 了。主要的工作是比较 CPU 的微代码版本是否和
> > > BIOS 里带的对应CPU的代码一致。否则更新 CPU 的微代码。所以刷新 BIOS 支持
> > > 新 CPU 的道理就在这里！ ;)
> > >
> > >
> > > 再然后？那要看你是不是打开了 BIOS shadow 就会选择是不是做这一步了。
> > > 注意，这个时候 BIOS 是在一片能被 CPU 直接寻址的 FLASH 里运行的。但是
> > > FLASH毕竟比 SDRAM 慢.
> > > 所以， BIOS 会通过北桥重新映射 BIOS FLASH 的地址到内存空间的顶端，原有的
> > > 映射没有断开！这个时候由于 A20 gate 没有打开，高 12 位被忽略，导致 CPU
> > > 寻址仍然在 640k ~ 1M，也就是 BIOS 现在在的地址，所以 BIOS 继续运行。
> > > 这个时候 BIOS 切换到 32 位寻址，注意，是 32位寻址，但是还是 16 位 模式。
> > > 想知道详细情况的，可以自己网上 google . 因为先前已经映射好了 BIOS 到高位
> > > 内存，所以 BIOS 继续运行。 然后 BIOS 将原先自己所在的  6040k~1M 地址区间
> > > 通过操作北桥，断开映射！是的，没错，断开了！ 这个时候，这个区间其实就是
> > > RAM 而不再是 BIOS ROM 了，这个很重要！接着打开 A20。
> > > 接下来就是很平常的 memcpy 了，将自己从高位内存拷贝回  640k ~1M 区间的地
> > > 位内存。 然后关闭 A20. 关闭 A20 后， CPU 寻址重新回到低位内存。 BIOS 完
> > > 成了将自己拷贝到同一个地址的工作. 但是 BIOS 将运行在 SDRAM 中，而不是
> > > FLASH 里。
> > >
> > > 然后干嘛呢？ 自然是继续检测基本硬件啦。基本硬件一般都已经固定使用某个 IO
> > > 端口了。 BIOS 就是发送一个无害的请求看是否有返回就可以知道硬件在不在。
> > >
> > >
> > > 对于显卡和网卡这类设备， BIOS 并不包括这些设备的初始化代码， BIOS 通过调
> > > 用这些设备的 BIOS 来实现。
> > >
> > > 对于任何找到的 PCI 设备，BIOS 都是直接调用对应 BIOS 设备的 BIOS 来初始化
> > > 它的 。 这也是硬盘还原卡截获 init 13 中断的道理。
> > >
> > > 而这些设备的 BIOS，自然初始化工作就是配置设备的寄存器地址了。
> > >
> > > BIOS 搞定的 PCI 设备，会形成一个表格，叫 PCI CONFIG ，保存到 PCI 控制器
> > > 里 。可以通过 IO 端口 0xCFC-0xCFF 访问。
> > >
> > > 对于集成设备，这些设备的 BIOS 其实都被包含在 system BIOS 里，但是逻辑上
> > > 并不是一个整体。如果用一些 BIOS 工具，还是可以分离各个设备的 BIOS 的。
> > >
> > > 没用  BIOS 将设备配置好，并写入 PCI config ， Linux 内核就会当这个设备不
> > > 存在 ... 囧。
> > >
> > >
> > > 还有，各个 PCI 设备除了几个基本寄存器，别的都是通过 MMIO 映射到内存地址
> > > 里进行的，而不是使用 IO 端口地址。BIOS 要负责分配好，使他们不会重叠。
> > >
> > > PCI 设备的地址从 0xFFFFFFFF- sizeof (BIOS) 开始向下分配，SDRAM 的地址从
> > > 0x00000000 开始向上分配。这些都是通过操作北桥的寄存器实现的。
> > >
> > > 自然，他们会在中间形成一个洞。不过，那是在你 SDRAM 内存比较少的情况下 .....
> > >
> > > 如果你的 SDRAM 内存比较多，恭喜你，你又遇到问题了，你的内存将被吞掉一部
> > > 分 .... 被 PCI 设备覆盖掉了一部分高位内存... 对 CPU 而言，整个内存地址都
> > > 充满了设备咯，没有空洞。
> > >
> > > 其实 Linux 认为的  640k~1MB 空洞也是不存在的。如果后续不使用 BIOS ， 可
> > > 以放心的当 SDRAM 来用，因为就是 SDRAM . 自然，如果你没有开启 BIOS shadow
> > > 就另当别论了。
> > >
> > > 我之所以接触 Linux ， 也是我本来计划自己写系统，我很讨厌  640K~1M 的内存
> > > 空洞，想知道怎么解决，就去看别的 OS 是怎么实现的，结果就发现了 Linux ，
> > > 然后开始看 ....
> > >
> > > 不过后来比较囧的是， Linux 确实没有利用这个区间的 RAM ... 真 TMD 有点浪
> > > 费啊！ 现代的 BIOS 都默认 shadow 了，甚至没有地方给你配置了。 如果 Linux
> > > 不使用 BIOS ， 不知道留这个洞在这里干嘛. 诶。
> > > 其实我 google 了  lkml ， 是有人这么提出过这个问题。不过那个 Grek H 什么
> > > 的，就是貌似的Linux二号or三号人物，回的邮件里说，虽然多数系统可以回收这
> > > 个空洞，不过在个别系统上报告问题了。所以就默认不回收了。
> > > 如果你要回收，这里有 patch ... use at your own risk ....
> > >
> > > 呵呵。
> > >
> > > 扯远了。洗洗睡吧。明天估计开机会看到一堆回复了。
> > >
> > >
> > >
> >
> > 给点反应吧大哥？ 我找了4年才找到的答案啊！
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