[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
* ]( v3 m+ e* g. P6 b) D1 k, j  W8 b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.

' \$ V% X: G) g9 b[Power-On sequence]
1 Z: A: ~) S1 p& K$ q
; U# Q/ l5 l& Q1 b5 h- AUX power ok
- }3 b1 Q; l0 r' X# p7 B( v- Main power ok
2 a& X- r( Y4 ]5 N  I- PCI reset
' K0 J9 f4 v6 M# z9 M- SB state-machine runs...
: Z! C( ?9 f0 L; L  C- NB state-machine runs...
- CPU power-Good ok
- CPU reset
- 1st code-read by CPU ( <- BIOS entry point,即 CPU 會抓取 FFFFFFF0h 處的 BIOS code 來執行)
- b6 \  D0 V1 _& R) e" X* e5 J
) D0 i# V3 _# O* 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.

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?
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.
& i) u  x+ h( P7 UCPU 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.
7 M; t7 \% [+ v1 f* u$ n8 }
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...


5 ^. a9 N8 M5 o2 B[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" ) !!!

* 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 !!! )

* q& c/ C7 y0 g# m5 n5 e# Assume system hang 'before' BIOS entry point, 可能的原因有:
- J2 S) ~* E/ ]" i# L- 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
2 R+ u0 {( s- i. @, ]3 B- 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
- 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

* D( K3 d( h; t5 ^( P* 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
2 c  v5 U/ _) n9 R0 K
" t# O. I9 N: ^& G* d! N! h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.
9 h1 z- _, c5 ?3 W1 u$ B: x
( w7 f3 X$ I, `& |; a: S& A* u#Assume system hang 'after' BIOS entry point
=> 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 !
9 v7 U) g+ z5 l; M! @, ~
[Summary]: 沒進入到 BIOS entry point前....不要找我....真的沒辦法 >_<
0 b: C4 C) ^3 T! n. a( [
* 關於 BIOS entry point,請參考 討論區中 "追蹤BIOS code 的進入點" 文章 !!!
! \2 E+ x7 N" x) Y) V( m1 M1 \
[Power Button開始的動作]
, `: \: h/ x$ h& K
; [7 H4 v/ d$ l' g9 x# C2 R& r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。
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...)。
$ d+ L5 W4 Y3 t9 l! M% a
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。

* L0 U9 [( ^* m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。