“Hello World” in UEFI

 

又到了研究者最喜歡的"哈囉"時間，這只是確認開發環境是否正常。因為開發環境常常應該連結位置，環境變數等等因素而導致無法正確建立，所以才要用簡單的程式來讓問題更簡單。

由於每個編譯環境會因公司，版本而有所不同，而導致設定方式有所不同。所以就不細節加入Step by Step的說明，其實只要照著Spec走應該是沒有太大問題。不過我想分享的就是在編譯過程中都必須加入.inf檔，我想是為了要讓EFI這系統留給空間位置給你所設計出來的Module，之所以為甚麼要額外的檔案，不用compiler來幫忙取代手工打字，這謎團可能等之後更加了解過後再加以分析。

有了Source Code和.inf，再來就是靠Makefile來編出我們所要的Image就大功告成了。

最後大家看到的畫面應該是長這樣吧!!如果在正常下應該會有紅色框框的訊息，或多或少有的會有fs1，fs2...，這部分我想是系統儲存.efi檔案的地方吧。

Reference

<1>http://www.intel.com/content/dam/doc/guide/uefi-driver-compiling-using-uefi-development-kit-guide.pdf

UEFI Overview from Rookie

 

而UEFI(Unified Extensible Firmware Interface)演進過程簡單來說就是2005從Intel所釋出的EFI而衍生而來，主要是希望能夠取代 BIOS的呆版功能和一些限制，就有如<3>所提到IA32架搆的CPU只能訪問1MB的基本內存，影響了程序員的創造性。同時，各種板卡上的BIOS在映射到系統內存中的時候，受到128Kbytes的大小***。這使得一台計算機不能安裝太多的板卡，否則他們的BIOS的容量將很容易突破128Kbytes。

Intel Platform Innovation Framework for EFI，讓整個EFI流程非常明確，在設計上真可以說是如虎添翼，當然一好必有一弊，這樣的一套規範相對編譯出來的Machine Code一定很肥大。在硬體層面來說，需要的硬體資源相對需要提昇許多，但已研發角度來說，可說是大幅減少撰寫時間，我想這省下可是在這一大筆的專業人事成本上，這取捨之間，以長遠的角度來看或許UEFI有它存在的必要性。

在大略的掃過UEFI的架構後，它真的可以說是迷你型的OS。如上圖所示，一個EFI image涵蓋了Driver和Application，此外也有類似排程的Event功能， 想想這三個功能就有點OS的味道了。

UEFI Architecture提供一個Handle database的機制來供給UEFI System Table使用。

UEFI System Table

• UEFI Boot Services
• UEFI Runtime Services(RS)
• Protocol Services

Protocol負責提供功能函式給主要的兩個程序(UEFI Boot和UEFI Runtime)所使用。

UEFI主要是用Framework的概念下去設計，目的是為了區分工作內容，讓設計者能夠更明確的排除問題且加速發展速度。而它主要區分六大步驟，分別為SEC(Security)，PEI(Pre-EFI Initialization)，DXE(Driver Execution Envronment)，BDS(Boot Device Seletction/ BD Service)，TSL(Transient System Load)，RT(Run Time)。

我們可以在Shell下這段指令，讓我們能更加了解概念。Shell phase已經是透過BDS所選擇出的小型OS，使用者可以透過console來控制或查詢整個UEFI系統狀況。

Shell> dp –d

Reference

<1>http://en.wikipedia.org/wiki/Unified_Extensible_Firmware_Interface

<2>http://blog.yam.com/wttmama/article/33619399

<3>http://stenlyho.blogspot.tw/2008/10/efi.html

<4>http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/unified-extensible-firmware-interface/efi-homepage-general-technology.html

BIOS Overview from Rookie

 

最近為了能夠快速進入BIOS領域，一直看相關的資料來加強自己，慢慢的了解整個電腦核心系統的架構，也想透過這些架構來幫BIOS在我心中好好定位一下，首先我們先從大方下手在一一細分。

何謂電腦(PC, Hardware, Platform, Motherboard…)?

現在我將它定義為硬體設備，至於硬體製成那又是遠遠的一回事。

何謂系統(OS, System, Kernel…)?

一堆來自世界各地的硬體通通擺在一起，那主機殼就好像地球一樣，每個硬體說著屬於自己的思考和語言，總該有個人(Xmerican??)跳出來維護世界的和平吧?

何謂軟體(Softeare, APP)?

它是一個很好的翻譯機讓使用者避開那些繁雜的命令。例如你若只想知道1+1=2，應該不會想知道暫存器之間如何變化吧。現在APP已經在21世紀火紅起來，我想它應該是最好解釋軟體的統稱。

那我該把BIOS放哪呢?

就我目前的認知裡，它就是系統與硬體之間溝通協調的橋樑。上圖就是我將人類使用電腦的流程概念圖。當然這只是想要將許多事件大概合理的區分，但往往一旦你深入圖中任何區塊之中，該如何界定你所在的位置，那就像用Google Map想要定位出百分百的位置一樣，不是不可能但需要一些運氣。

<Reference>

<1>http://en.wikipedia.org/wiki/BIOS

ACPI Overview from Rookie

 

目前對於BIOS一知半解的我，在短短的幾天搜尋許多資料，我想將初步的概念分享出來，不但可以整目前理思緒，且能在深入主題後分辨到底是否與當初認知有所差異。

ACPI(Advenced Configuration Power Interface)取代APM(Advanced Power Management)

提供給OSPM(Operation System Power Managerment)準則(standard interface)用函數來控制，主要規範的範圍我分為四大區塊

1)Power Management(System, Device, Processor)

2)Event(Plug and Play, System Event)

3)Environment Management(Battery, Thermal)

4)Communication(Embedde Controller, SMBus Controllor)

而OSPM就是只要tuning出好的QoS(Quality of Service)給使用者，但要達成這樣的最佳化效果那ACPI則要成為絕對領域，其他相關的配角(Hardware, Firmware, non-OS Softeare)不能涉及到以上四到區塊。讓OSPM做好大哥的角色，不過，OSPM也有失去控制權的時候，那就是在Thermal出現異常的狀況，ACPI會啟動Active and Passive Cooling interfaces的機制來保護硬體。

它到底如何作業呢?

Reference

<1>Advanced Configuration and Power Interface  Specification 5.0

<2>http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Configuration_and_Power_Interface

<3>http://biosengineer.blogspot.tw/2007/11/acpi-spec-overview.html

<4>http://fred-zone.blogspot.tw/2008/10/bios-acpi-description-table.html