硬件工程师知识点6- BIOS Introduce From P

Author: Elias

Consultant: Vincent/Free

时隔快一年，重回x86.，错误的地方还请指出。

Contents

-x86 board boot up sequence

-ME phase

-SEC phase

-PEI phase

-DXE phase

-BDS phase

-TSL/RT/AL phase

ME  phase

ME为management engine，是一段与HW联系非常紧密的code，ME 运行最早，可能比硬件PLTRST#更早，没有ME SLP_Sx似乎起不来，主板开机PCH工作后第一件事就是从BIOS里特定区域load ME code，再去跑SEC。

•GPIO type/level config

•Signal config，e.g. PCIE与相应的CLKREQ 配对

•BIOSROM的type和大小

•Signal enable/disable，如PCIE X2/X4/X8配置，HDMI/DP display port enable等

•Strap pin设置

•Flash规格设置

•etc..

例，ME flash tool里关于PCIE/SATA口及对应CLKREQ#的配置

Lessonlearn：ME的设置与硬件非常紧密，从debug的角度看，硬件的设计改动必须与BIOS确认ME是否需要修改。

SEC phase

1.CPU从BIOS的固定分区开始执行代码，初始化必要的CPU/PCH环境。

2.CPU从BIOS里load microcode，microcode为CPU的补丁，是Intel直接给BIOS的编译好了的bin文档。microcode作用：将复杂指令翻译成硬件电路能直接执行的简单指令序列；CPU bug的补救等。

3.BIOS在CPU cache临时划分一部分作为临时RAM使用，初始化临时RAM。

4.定位BIOS的BFV分区(Boot Firmware Volume)，定位BFV里的SEC镜像。

5.从16/位模式切换为系统的32/64位模式。

6.定位SEC入口函数。

7.通过SecCoreData切换到PEI phase。

BIOS SEC debug code描述了在进行到某一个阶段时debug卡/80卡丢出来的代码，有助于分析问题，如常见的档55（内存没插好）档52（DRAM SPD没识别成功）等。

PEI phase

1.初始化内存

2.主板状态（S0/S3/S4…）检测

3.主板灾难性事件检测

4.初始化CPU/PCH GPIO等

5.准备HOB(Hand-off blocks)列表跳转到DXE phase

DXE phase

1.初始化系统设备，加载驱动

2.创建handle及protocol

3.DXE派遣器根据GUID派遣所有的DXE driver给相应设备

常说的POST（开机自检）绝大部分工作在这个阶段。

BDS phase

Boot Device Selection

•为设备加载必要的设备驱动。

•根据系统选项执行启动项。

[if ppt]•[endif]

如果加载启动项失败，系统将重新执行DXE dispatcher 来加载更多的驱动，然后重新尝试加载启动项。

TSL/RT/AL phase

TSL（Transient System Load）是操作系统加载器（OS Loader）执行的第一阶段。该阶段内 OS Loader 作为 UEFI

的应用程序运行，系统资源仍由UEFI 内核控制。

TSL阶段的目的是为OSLoader 准备执行环境，具备操作系统的雏形，UEFI Shell 是这个檩式系统的人机交互界面，正常情况下不会进入。

RT phase

RT（Run Time），系统的控制权从 UEFI 内核转到OS Loader，UEFI 占用的各种资源被回收到OS Loader。

AL phase

AL（AfterLife），如果系统在 RT阶段遇到灾难性错误，就会进入

AL 阶段，系统固件提供错误处理和灾难恢复机制。