[转载]我所知道的BIOS->[PowerOn Sequence & BIOS Entry] 3

sdwenyliu

我所知道的BIOS->[PowerOn Sequence & BIOS Entry] 3
) y# d, w5 c% \2 e在此將以DeskTop platform來說明(Notebook platform 的 power-on sequence 牽涉到 EC,可參考討論區中 "power on sequence" 文章);還有,所敘為rough flow,詳細的時序圖依據design會有些許不同.
2 r& R1 }( \4 j1 _9 n" Z( j+ z: @
; @. R2 d1 W9 n4 {) H[Power-On sequence]
( D# m3 I+ o5 Y- W2 {$ v- r5 }( ~
6 `, I  @) i* l8 Y' Q- Y; u3 P/ ^- AUX power ok
6 V) E& i2 e6 m2 |- Main power ok
# P; ^& ^) o% S5 c. [- PCI reset
: {/ }) D) u$ {3 Z$ k- SB state-machine runs...
! o+ b  c% B4 a% M& v  f, }' Y6 J6 y! s- NB state-machine runs...
0 w; ^. {1 V2 }) L- CPU power-Good ok
- CPU reset
# _1 X( D8 z1 R9 I8 d- 1st code-read by CPU ( <- BIOS entry point,即 CPU 會抓取 FFFFFFF0h 處的 BIOS code 來執行)

, R4 a- n0 a/ J$ c" g! T" p$ p3 G* 當然CPU一次抓取的BIOS data不僅僅是幾個Byte ! 而是一堆的data(Ex. 64 bytes);之後會從中 extract 出 FFFFFFF0h處的 data,然後來執行.
" x7 }; N- u9 m+ E% d
補充: 為什麼CPU 發的第一個位置不會只有FFFFFFF0h? 而是多抓很多個? 範例中為什麼是64 bytes?
  A6 w! i- ?( I原因在於 cache的支援. cache不是細分為單一byte 的, 而是以block(many bytes)為單位. 這個block的大小的名詞就是 cache line size. 也就是要填入cache一次要寫入的bytes量. 例如 cache line size 為 16 bytes. 那麼一次就要讀16 bytes到cache去.
CPU 一但發生cache miss(第一次開機一定是cache miss)的狀況時.就會通過host bus 對外取得資料. 這時就會產生burst read cycle來達成fill cache line的需求. 所以由CPU 的 cache line size的大小就可以知道CPU一次會抓多少的 bytes. P4以後CPU 的cache line size 為 64 bytes, 所以CPU 就會產生一個 burst length 為8 的 memory read cycle. 所以CPU 發出的位置就需往下減.然後在讀取的資料中可以包含到 FFFFFFF0h以後的資料.

自此,CPU便循著 CPU->NB->SB->ROM 的 path,循序地至BIOS ROM中抓code,執行 fetch->decode->calculate->store...自此開始便是BIOS POST stage starts...
( M- c5 x" Q, ]9 [( G' G' R- n7 D
, [6 a) M3 I/ W9 x: e/ q! P2 M, E* W
[有可能遇到的問題是] debug code = "00" or "FF" (意即BIOS常用的 Port80 card所顯示出的 "code" ) !!!

  \1 r+ ?! E" F" v" J* 此時,強烈建議:請在BIOS entry point 處 丟Port 80(value可自行定義),因為,即使BIOS有跑到,但因為距離 1st 丟 Port80 的 code仍有一小段程式碼;若系統 hang在此其間,Port80仍是沒有 code,因此,在BIOS一開始進來便先 out Port80 將有助於判定: system hang before BIOS entry point or NOT !!! )
) L, K2 W% T% {3 T+ J; D
% g. y$ P5 F$ d3 Y: b; d9 S# Assume system hang 'before' BIOS entry point, 可能的原因有:
- incorrect power sequence: 此 sequence 有 spec,規範訊號間的相對關係與 assert/deassert的時間,violate spec有可能導致 system hang;此時需要 H/W or board designer來量測
- incorrect power-on frequency:有發生過因為 Power-On CPU frequency錯誤而不開機者.請用 scope量測
2 p4 y3 ]/ q+ ~, Y. @4 T- incorrect chipset behavior: 意即上述的 power-on sequence中有關於 NB/SB的 state-machine部分,有可能這部分的行為不正常,因此需要 H/W designer來 clarify
! S* _/ \& ~% t2 k1 F
* 曾聽說,某家chipset需要BIOS image 中 include 幾個 bytes 來 config NB/SB的 registers;這些 settings也會影響 power-on時 chipset的 behavior;因此,這幾個 byte 若是錯的,也有可能 system hang
6 }6 v: j+ F# G0 H( ^% P
補充:很多chipset都(or 曾經)有這個功能, SiS, NV, VIA, Intel. 以前有個詞叫ROMSIP就是指這玩意兒... 即使在現今的intel platform也有預留這東東.
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& O9 v7 A; {4 T4 Q! d#Assume system hang 'after' BIOS entry point
  z$ |: H0 r) x0 Z3 _% D. M6 W=> 這就是BIOS engineer的時間了,就 debug吧...(儘管,有些 issue 是 board or H/W造成的...)

* 此時的 debug方式,若有 輔助工具的(Ex. P debug card) 就用,沒有的就用Port80 card囉 !
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/ _, c( B. ?0 l[Summary]: 沒進入到 BIOS entry point前....不要找我....真的沒辦法 >_<

* 關於 BIOS entry point,請參考 討論區中 "追蹤BIOS code 的進入點" 文章 !!!

[Power Button開始的動作]

# a' r' B, T6 b8 C3 t一般Power Btn 都是EC 控制(或稱PCU)，如果你說要知道Power Btn之後的動作就是問EC 工程師就對啦。
4 }0 [* K2 u5 R( d- |  v我印象中好像是Power btn按下後-->EC 偵測到動作(應該是KBC 發Event給EC BIOS或是EC BIOS自己每隔一段時間去檢查有沒有Event..沒K過EC Spec,純猜測...)-->EC 檢查目前系統狀態(不同時間點按下Power Btn , EC可能會做一些動作，因此要判斷)，檢查的時候主要會去檢查南橋ICH接到EC的訊號線，判斷Sx state-->如果是正常開機，則開始供電--->系統上電後，CPU會從起始位址開始讀取BIOS第一條指令(至於CPU何時收到重置訊號可能要看一下其他Spec...)。

另外印象中EC BIOS有分成兩種形式，因為EC Controller可能裡面的記體器容量會不足，或是說節省成本故意做成那樣，所以 EC BIOS 會是包在SBIOS或是放在EC Controller裡面兩種格式。
( ^. m9 c8 ?5 `7 i) n, w* K
% s: N" {. _+ p% w6 ^7 L如果真的要K流程，應該是去看EC Spec跟ICH Spec吧...

當EC 收到power event (指power button的動作後...), 會根據目前系統的狀態來決定是否要開某些電源...For example, 當系統處於s3(suspend)的狀態時, 當user按下power button後, EC 會發一個訊號給南橋, 然後EC 會wait for SUSB and SUSC 的訊號assert. 然後開 main power的電(我指的是非suspend的power)...但是詳細的動作應該各家都不太一樣才對. 而且這些spec都是各公司的knowhow

LightSeed

冒昧地问一下，楼主是原作者？

dhua

这个好像是从小华的部落格上转的。