[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
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.
7 k7 H/ m) s8 R! w/ ^' E
[Power-On sequence]
+ C! U: W( E% q; U
- AUX power ok
- Main power ok
- PCI reset
! f6 c% \! _' K8 V9 U- A& ^- SB state-machine runs...
5 h$ B- l5 X8 o7 n- J- y" w- NB state-machine runs...
7 ^1 O) v) I- v% _+ e- CPU power-Good ok
! h8 S3 o1 R' l8 a9 M- CPU reset
- 1st code-read by CPU ( <- BIOS entry point,即 CPU 會抓取 FFFFFFF0h 處的 BIOS code 來執行)

* 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?
8 f! i: Q5 @3 k8 S. X# \4 s3 a3 B* j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.
; X* o6 s# A( I% d8 x- T
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...
7 Q: k4 r0 W- T8 B

) o+ l0 ?( ^  [0 c[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" ) !!!

, f2 N; L+ A1 r/ e1 H) k* 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 !!! )

# 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
5 U+ a6 F/ P, q. ?5 Y- 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
6 g" P. o+ u* U" a8 |3 G- 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
1 K: {2 _% e$ t& W6 V
& b& J7 P2 {" A- x: H* 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

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.

1 _0 O+ V& R9 x  K; _  Q1 l2 l3 H#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...)
' Z4 W4 n: \5 p! Z# W. G( A
* 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 !
& O, o* ?/ `. T6 j6 |8 c0 V) U
2 O% U( Z/ }$ P) |( i2 I[Summary]: 沒進入到 BIOS entry point前....不要找我....真的沒辦法 >_<

( A! C4 F+ V; r7 H' x- c* 關於 BIOS entry point,請參考 討論區中 "追蹤BIOS code 的進入點" 文章 !!!

: A/ [  }1 f% G* @  |2 ^[Power Button開始的動作]

, l3 ^2 H  X5 ~' S. S4 w1 F" b( E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...)。

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。

5 y0 w# ^$ v1 m4 O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。