[原创]BIOS知识点滴Follow Bini之--BIOS起步:顺藤摸瓜第一条指令

bini

易祝兵 2007-12-10

万事开头难，其实真的有难或易么？不扯了，既然谈BIOS，就从第BIOS第一条指令开始吧。
不过事先准备一下：
1、你一定要能看懂汇编语言，如果不会，请直接关闭此话题。
8 W, }7 N( L1 E, \. l  m+ T2、debug32.exe/UltraEdit/IDA 当然，你用IDA那就更好，不过我不可能教你如何用IDA，我先用Debug/debug32的方法先进入话题。IDA Free版本你可以在本站搜索下载到。
3、BIOS ROM文件，你可以Download自己主板或笔记本BIOS ROM回来（这是一定可以download的，也方便你找相应的DataSheet和具体Debug动作）
4、几分钟看文章的时间，会的直接关闭此话题。

开始吧，启动你的操作系统用UltraEdit打开你的BIOS ROM文件，找你感兴趣的字串如AMI,Insyde,Phoenix等,看我找到的如下图（这一定是Phoenix的BIOS了）:

/ r/ f% \7 K9 s  T
然后看文件最后头(也就是BIOS ROM mapping 到4GB的最高端部分)，因为刷进BIOS ROM CHIP之后，计算机第一条指令会指向FFFFFFF0h的4G最高端，CS=F000h，EIP=FFF0h，第一条指令为兼容性，现IA32 CPU CS实际为0FFFF000h，当软件执行一个Far jump或一个Far call之后，CS才会跳变到正常实模式。

& v. O7 J# E5 Z+ x; uCPU会从地址FFFFFFF0h取第一条指令，平台的地址解码器通过设定会指向相应的BIOS ROM CHIP，然后文件最后头的一排，就是指一条指令了。（注意Phoenix现阶段如用Phoenix刷BIOS工具刷的话，所用的ROM会比正常ROM多2K，也是加在文件最后头，所以要去掉那部分内容,文件大小按64KB、32KB、16KB（因那段才2KB,以后未知）...等取整即可，
& I4 r1 r' r: U2 E3 Y3 D
我们再运行DEBUG32把指一条指令反汇编，如下图（这是一个512K的BIOS）：
# ?4 d: k: y' A' Q0 a- r3 ?
, x" V; l+ v* y$ ^
此BIOS的第一条指令是一个近跳转。本例子的文件长度是7ffff,那么我这样计算，因开机CS=F000段（注意实际如上说明），切出文件最大地址的64K做为此段所，这个段的第一条指令地址是F000:FFF0h，对应文件地址是7fff0，指令是jmp到 B66Bh，就是可算出就是跳转在文件的 7B66Bh的位置，注：有很多BIOS讲E05Bh的位置，这是AT BIOS的痕迹，AMI BIOS可能第一条指令就是这个，但Phoenix和Insyde BIOS，这个位置会留给跳转到(Phoenix)Boot block(简称：BB)或Insyde EFI SEC代码位置,如Phoenix BB执行完，再跳转到E05Bh，也就是AT BIOS RESET，我们系统启动后，大家可以看内存的F000：FFF0，反汇编一般都会是Far jmp F000:E05Bh，因为BIOS启动完啦，第一条指令的位置会由BIOS做AT BIOS兼容性处理掉（处不处理看BIOS的）。
& M* h" a* P  K" a9 z  s" T
, ?) x( J8 w- d2 S  M4 Y+ \好的，我再转到文件的7B66Bh的位置，如下图：


代码意思是比较实模式的F000:FFF0h是否是E9h，如果不相等则跳转到F000:E05Bh，如果相等则经过几次其他的判断和跳转，最后到B5F6h，实际上也是跳到B5F6h，其它几个判断都会跳回来，限于啰嗦，不贴其它代码。不过现在，问题出来了，假如你也按我的做了，相信你一定输16进制代码输得眼都花了。启用IDA工具吧，如果不启用工具的话照旧，你用DEBUG或DEBUG32处理。IDA如何使用？自己摸索，我就不大费口舌了。见下图（是不是觉得清爽多了？）
8 h0 B- P9 V' s; c/ f" A
" \6 C& F: N+ c; U5 e
8 W; D& u* K  S# |( S我们用IDA追到F000：B5F6的位置如下图：

* }0 X$ H0 n+ Q* p9 t5 a( o/ }
上图中的代码做了点chip的初始化（看第一张图的信息是VIA的Chipset，具体要见DataSheet）和SuperIO的初始化（说不定也是EC初始化）。
" u* G" e1 r7 ^/ Z$ ?; f8 r+ M+ ?然后跳转到F000:B68Ah，B68Ah的代码如下图：

1 p' ]) h8 u; w" r, P& S, N7 n  T
上图中的代码大致意思是在F000:BDECh处放置了一张Table，其中有一码(16bits)是向378h端口输出，另两个参数(double 16bits)是两个Function，跳进去执行，具体这张Table见BDECh的位置：


  Z! N1 B: Y: V你可以发现一大串Function Task....我是比较懒的人，你们慢慢看...这应该是Phoenix BB的一张表，它还会跳转到BIOS Reset位置的，要慢慢找...
; ?6 P! \" {, m6 r0 }
" A4 m+ k9 W& c8 E此文告一段落。

Laoje

真是不容易理解得了呢,谢了.

wggg

复杂。。。。看不懂！　谢谢楼主，辛苦了！

w17569855

好东西啊．先顶下来在看．

knight956

谢谢分享，解决了我的一些疑惑。

DNAJackey

非常好，让我知道了还有IDA这个好工具，我也尝试用一用。

xtdumpling

嗯，学习BIOS还得会点反汇编，学习啦。

lucifer

TOPSTAR居然把你放走了........可惜你走的时候我才刚来,学习学习!

you0065

楼主，你一般都是反汇编来研究的吗？

mcafee985

嗯  差不多明白了 谢谢以前没这样考虑过！

shermanliu

楼主要是有 ITP 或者 XDP, 就不用这么辛苦了，直接从 FFFFFFF0h 开始单步，啥都明白了， 呵呵

zeng310

能否共享下这两个软件

colin_wang

有整理好的么，呵呵，我比較懶，LZ是 頂星的？力哥認識不

轩辕剑syz

顶啊，牛人顶。。。。。。。。。。

MichealY

非常感谢您的分享......

strength

入门级别-------------

TigerNetwork

非常感谢您的分享......

LightSeed

bini前辈：

我入门的时候向您学习了不少的知识，非常感谢！
对于您文章中“现IA32 CPU CS实际为0FFFF000h”这句话的诠释，我想说说个人意见，见下：
. J7 U+ \4 o3 x, p4 n' U
$ C3 \1 U+ D$ c从IA32中的相关章节我们可以了解到，当上电一切就绪后，CPU的状态其实是实模式，但是在寻址的时候却用了big real mode的寻址方式去做。因为reset后CPU的CS默认是段选择子，而且它的值是F000H。当我们用F000H去选择CS的时候，CPU在计算地址的时候是用了CS的base（为0FFFF0000H），且此时的EIP默认是FFF0H，所以CPU计算好后才是从FFFFFFF0H处去取指令。一般我们在BIOS中都在这里是用了FAR jump来显示地修改CS的值，这样就可以真正的进入real mode模式了。CPU寻址才会是segment：offset的寻址方式。相应章节在IA32 programming guide 3A的Processor Built-In Self-Test (BIST)。

故“现IA32 CPU CS实际为0FFFF000h”修正为““现IA32 CPU 用CS做段选择子来计算寻址的具体地址，经过计算后实际为0FFFF000h”更为贴切。不正之处还望前辈指正。
% x! A$ F2 R) W9 `8 U
[ 本帖最后由 LightSeed 于 2009-10-15 13:23 编辑 ]

sxc_ujs

现没有发言权，仅向高手们，和未来的高手们表示加油，让大陆也出一些牛X的BIOS专家级人物。

woshids

新手来报道 学习~~