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[开发工具]一文了解BIOS相关名词

在BIOS研发中,出现了很多专业名词,弄懂可帮助深入了解BIOS。

1、PC名词

CPU 实模式、保护模式、虚386模式

实模式在概念上类似于一个8088处理器。所有的资源,包括I/O端口,都可以被软件用户所访问。访问I/O地址不受限制。
其它两种处理器模式,保护模式和虚86模式,会限制对I/O的访问。这意味着像windows或OS/2那样高级的操作系统可以控制谁被允许读写I/O端口。
在DOS环境下,内存管理器运行在保护模式下,以便在运行于虚8086模式下的DOS的顶部提供一系列的内存服务。在某些情况下,内存管理器需要对访问进行控制,或者“陷入”指定的I/O地址。

CMOS内存

系统带有一个小型的CMOS内存,其中保存着系统断电时的数据。该内存用来记录软盘的类型和数目、硬盘大小信息、内存大小以及其它重要的系统数据。关掉电源,内容不会丢失。

RTC时钟

CMOS芯片还含有一个实时时钟(RTC),用来保持当前时间,关掉电源时,RTC由计算机内部的电池供电,内容不会丢失。

DMA

DMA可以让一部分内存和I/O总线不需要借助CPU就可以进行数据传送,软件可以通过I/O端口通DMA控制器通信,并指示传送数据的来源、走向和大小。

ROM/RAM

RAM(random access memory)即随机存储内存,这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使用的程序,RAM通常都是在掉电之后就丢失数据,典型的RAM就是计算机的内存。ROM(Read-Only Memory)即只读内存,是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器,系统停止供电的时候仍然可以保持数据, 如CMOS,BIOS。

Flsah

FLASH 存储器又称闪存,它结合了ROM和RAM的长处,不仅具备电子可擦除可编程(EEPROM)的性能,还不会断电丢失数据同时可以快速读取数据(NVRAM 的优势),U盘和MP3里用的就是这种存储器。

2、BIOS介绍

BIOS

其实,它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序,它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、开机后自检程序和系统自启动程序,它可从CMOS中读写系统设置的具体信息.。

POST

POST(Power On Self Test,Post)加电自检,加电之后的第一步,主要检测关机设备是否正常工作,接着初始化其它设备

LPC

LPC总线(Low pin count Bus),是在IBM PC兼容机中用于把低带宽设备和“老旧”连接到CPU上。那些常见低速设备有:BIOS,串口,并口,PS/2的键盘和鼠标,软盘控制器,比较新的设备有可信平台模块。

I2C

I2C总线是由Philips公司开发的一种简单、双向二线制同步串行总线。它只需要两根线即可在连接于总线上的器件之间传送信息。传输速度较慢,挂载RTC设备、蜂鸣报警器等。

PCI

PCI总线是一种树型结构,并且独立于CPU总线,可以和CPU总线并行操作。PCI总线上可以挂接PCI设备和PCI桥片,PCI总线上只允许有一个PCI主设备,其他的均为PCI 从设备,而且读写操作只能在主从设备之间进行,从设备之间的数据交换需要通过主设备中转。PCI插槽上可插raid卡,网卡等。

Driver

Driver包含以下功能 1)必须可以被重复执行 2)不需要实时启动 3)支持硬件的热插拔

Event

UEFI不再支持中断(准备地说,UEFI不再为开发者提供中断支持,但在UEFI内部还是使用了时钟中断),所有的异步操作都要通过事件(Event)来完成。

KBC

This Keyboard Controller supports a standard keyboard and mouse controller interface.

RAID

磁盘阵列(Redundant Arrays of Independent Disks,RAID),磁盘阵列是由很多块独立的磁盘,组合成一个容量巨大的磁盘组,利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术,将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上。

BMC

BMC,执行伺服器远端管理控制器,英文全称为Baseboard Management Controller. 为基板管理控制器。它可以在机器未开机的状态下,对机器进行固件升级、查看机器设备、等一些操作。

GPT

GPT:全局唯一标识分区表(GUID Partition Table)是一个实体硬盘的分区结构。GUID分区表(GPT)是作为(Extensible Firmware Interface)计划的一部分引入的。相对于PC常用较旧的主引导记录(MBR)分区方案,GPT提供了更加灵活的磁盘分区机制。允许大于2TB的卷容量。

MBR

MBR(Master Boot Record)是硬盘的首个扇区(也称为0号扇区),0号扇区用于存放启动代码和主分区表。Legacy模式支持磁盘分区为MBR结构。UEFI模式只支持64位系统,磁盘分区为GPT结构(GUID模式)。

IPMI

IPMI 能够横跨不同的操作系统、固件和硬件平台,可以智能的监视、控制和自动回报大量服务器的运作状况,以降低服务器系统成本。BMC使用的是IPMI协议与BIOS或OS交互。

UEFI系统的启动过程

UEFI 系统的启动遵循UEFI平台初始化(PlatformInitialzation)标准。UEFI系统从加电到关机可分为7个阶段。
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SEC阶段

SEC(Security Phase)阶段是平台初始化的第一阶段,计算机系统加电后进入这个阶段。执行4种任务,1)接收并处理系统启动和重启信号,2)初始化临时存储区域,3)作为可信系统的根,4)传递系统参数给下一个阶段(即PEI)

PEI 阶段

PEI(Pre-EFI Initialization)阶段资源仍然十分有限,内存到了PEI后期才被初始化,其主要功能是为DXE准备执行环境,将需要传递到DXE的信息组成HOB(Handoff Block)列表,最终将控制权转交到DXE手中

DXE 阶段

DXE(Driver Execution Environment)阶段执行大部分系统初始化工作,进入此阶段时,内存已经可以被完全使用,因儿此阶段可以进行大量的复杂工作。

BDS阶段

BDS(Boot Device Selection)的主要功能包括:1)初始化控制台设备 2)加载必要的设备驱动 3)根据系统设置加载和执行启动项

TSL阶段

TSL(Transient System Load)是操作系统加载器(OS Loader)执行的第一阶段,在这一阶段OS Loader 作为一个UEFI应用程序运行,系统资源仍然由UEFI内核控制。当启动服务ExitBootServices()服务被调用后,系统进入Run Time 阶段。

RT阶段

系统进入RT(Run Time)阶段后,系统的控制权从UEFI内核转交到OS Loader手中,UEFI 占用的各种资源被会收到OS Loader,仅有UEFI运行时服务保留给OS Loader和OS使用。随着OS Loader的执行,OS最终取得对系统的控制权

AL阶段

在RT阶段,如果系统(硬件或软件)遇到灾难性错误,系统固件需要提供错误处理和灾难恢复机制,这种机制运行在AL(After Life)阶段。

3、工业规范

UEFI

UEFI的前身是Intel在1998年开始开发的Intel Boot Initiative,后来被重命名为可扩展固件接口(Extensible Firmware Interface,缩写EFI,UEFI论坛的创始者是11家知名电脑公司,包括Intel、IBM等硬件厂商,软件厂商Microsoft,及BIOS厂商AMI、Insyde及Phoenix。

EDKII

软件厂商可以根据UEFI标准开发自己的UEFI实现,其中常用的开源实现是EDKII,EDKII是代码工程。

NVME

NVMe是一种高性能、NUMA(非统一内存访问)优化的、高度可扩展的存储协议,用于连接主机和内存子系统。NVMe是专门为NAND、闪存等非易失性存储设计的,NVMe协议建立在高速PCIe通道上。

SATA

SATA,即Serial ATA(串行 ATA),全称是Serial Advanced Technology Attachment,是由Intel、IBM、Maxtor 和 Seagate等公司共同提出的硬盘接口新规范。因为采用串行连接方式,所以使用 SATA 接口的硬盘又叫串口硬盘。

ACPI

高级配置与电源接口(Advanced Configuration and Power Interface),简称ACPI.ACPI是为了解决APM的缺陷而问世的,APM全称是 Advanced Power Management(高级电源管理)它是一种基于BIOS 的系统电源管理方案 (是由BIOS实现)提供CPU和外设的电源管理功能;当空闲的时候会被OS调用提供CPU的电源管理.

SMbios

早期叫DMI, 是英文单词 Desktop Management Interface 的缩写,也就是桌面管理界面,它含有关于系统硬件的配置信息。计算机每次启动时都对 DMI 数据进行校验,如果该数据出错或硬件有所变动,就会对机器进行检测,并把测试的数据写入 BIOS 芯片保存。

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