UEFI : SEC Phase Code Trace

UEFI 架構只有SEC這個phase因為是machine dependent而且cache/memory尚未初始化，所以剛開始是組合語言寫的，最主要就是做以下這幾件事:

1. 切32位元(或64位元)flat mode
2. Cache As Ram (在Flat32.asm中jump到CacheAsRam函數的位址)
3. 找BFV(Boot Firmware Volume), BFV指的是存放PEI Foundation/PEIMs的FV
4. 找到以C寫的SEC phase entry point
5. 跳到以C code寫的SEC point (SecStartup)，最後Transfer the control to the PEI core

VOID EFIAPI SecStartup (   IN UINT32    SizeOfRam,   IN UINT32    TempRamBase,   IN VOID      *BootFirmwareVolume   ) {    ... }

從上電的reset vector, trace Code如下:

進入點為 UefiCpuPkg\ResetVector\Vtf0\Ia16\ResetVectorVtf0.asm

;; Reset Vector ; ; This is where the processor will begin execution ;     nop     nop     jmp     short EarlyBspInitReal16

Git client 安裝和指令教學

1. 安裝Git軟體

使用Windows系統需先安裝Git這個軟體才能Access Git server，安裝好後在任意資料夾內點右鍵會看到這個Git的相關功能

2. 設定Git server

點Git Bash後會看到一個類似命令字元的視窗，key入ssh-keygen, 會生成兩個檔 (這兩個是一對的)，將其放入c:\users\$username\.ssh\

這兩個檔案一個是public key (.pub), 一個是private key,到Git server下載code時會用這兩個檔案來檢查使用者的身分。

UEFI : Overview

// SEC Phase

• Made by Assembly code (before CAR,Cache As Ram), C code (After CAR)
• 進入protect mode
• CPU Microcode patch

// PEI Phase

• Made by C code
• 在ROM上執行沒有壓縮的Code
• Initialize chipset & Memory
• S3 resume
• Bios recovery (ex: Bios更新失敗的救援)
• Disable Cache As Ram And Enable L1 L2 Cache 
• 使用一小部分的memory，這個memory之後可能會被reallocate
• 啟動DXE Initial Program Loader; DxeIPL

1. 名詞解釋:

• PEIM: PEI Module
• PEI Service: PEI Core提供PEIM使用的的一些函式
• PEI Core: 提供PEIM一些service和負責執行PEIM
• PPI: PEI和PEI的介面, 讓其他PEIM透過locate PPI使用已安裝好的服務(簡單的說就是提供函式讓其他PEIM使用)

// DXE phase

• 在RAM上執行Code，已可正常使用memory resource

1. 名詞解釋:

• Protocol: 如同PEI的PPI只是換地方換個名稱
• Driver: 在DXE叫做driver, 如同PEI module code

UEFI : Build EDK2 module (UDK2014 / UDK2015) and a Demo code

EDK2最近 release 穩定的版本為UDK2014 和 UDK2015

首先, 到sourceforges下載TianoCore code: https://sourceforge.net/p/tianocore/edk2/ci/UDK2015/tree/
我是下載UDK20014

如果是下載UDK2015, 請先將資料夾放到對應的位置

1. Unzip UDK2015.MyWorkSpace.zip & BaseTools(Windows).zip
2. Put BaseTools, Conf, edkstup.bat to MyWorkSpace

如果是使用Linux則可以直接透過git 取得,
bash$:   sudo apt-get install git
bash$:   git clone http://github.com/tianocore/edk2

What do BIOS engineer do?

Bios工作內容以Q&A的方式來說明，提供有志於x86韌體發展的朋友了解

1. Bios RD工作是寫x86組合語言嗎? 

A: 是C語言。 現在IC高度競爭的年代，也是Time to Market的年代。大家求的就是快、跟易於維護的程式。 所以晶片廠商提供 C 的Compiler環境是必要的, 如果連C都不支援，相信這樣的晶片應該沒人會用。因此在2002年Intel release EFI這個以C為架構的Open source系統後，現在幾乎所有的個人電腦或手機(Iphone)的firmware interface都已經是UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)了。下圖是傳統Bios和UEFI Bios比較，UEFI他有現代作業系統的架構，所有控制硬體的方法都是透過呼叫protocol(driver), 而非透過軟體中斷

2. 既然是UEFI 那為什麼舊有的裝置(PCI 卡)還可以使用，連DOS這個作業系統都還能用?

A: 為了要相容過去舊有的架構，UEFI 有CSM這個模組。基本上就是靠它來模擬 Legacy Bios的行為。

3.  Bios只是個OS的boot loader嗎? boot loader為什麼需要這麼多工程師

A: Bios主要是OS的boot loader沒錯, 但是x86是個非雜龐大的系統，硬體管理/初始化/設定中斷向量表以及和OS溝通跟硬體錯誤處理都是大學問。再加上x86是採用PCI架構所以有相當彈性的硬體擴充能力，因此有大量的外部裝置，內部也相當複雜，需要很多人來維護這個系統和debug。

4. 當Bios工程師需要從哪裡入門?

A: Bios RD要讀的spec相當多，入門課就是PCI spec, 再來就是搭配UEFI code來看UEFI架構Spec，以及Intel Architectures
Software Developer’s Manual，這些大致上看過後，可以依照自己的興趣去study 南橋晶片上的控制器如 AHCI / XHCI/ LAN...等等，最後還有一份spec比較進階的就是 ACPI spec，用來定義OS和Hardware之間的介面。這些Spec需要反覆的熟讀，我自己也是只了解一部分。

UEFI : Shell Command & Information

EFI Shell "不" Support exFat / NTFS, 做成此類File System的碟機，只會看到有安裝BlkIo Protocol但看不到增加File system節點, 以下在shell底下研究map指令的輸出結果

從實驗的結果來看，幾個blockio handle的數量會等於partition的數量加上device的數量
幾個可被Uefi recognize的FileSystem(ex: fat32) 就會產生幾個 fs節點

USB Uefi Boot disk

Device mapping table
  fs0  :Removable HardDisk - Alias hd16b0c0b blk0 
        PciRoot(0x0)/Pci(0x1a,0x0)/USB(0x1,0x0)/USB(0x2,0x0)/HD(1,MBR,0x59d5afd7,0x3f,0xead5ff)
  blk0 :Removable HardDisk - Alias hd16b0c0b fs0 
        PciRoot(0x0)/Pci(0x1a,0x0)/USB(0x1,0x0)/USB(0x2,0x0)/HD(1,MBR,0x59d5afd7,0x3f,0xead5ff)
  blk1 :Removable BlockDevice - Alias (null)
        PciRoot(0x0)/Pci(0x1a,0x0)/USB(0x1,0x0)/USB(0x2,0x0)
  hd16b0c0b :Removable HardDisk - Alias fs0 blk0 
             PciRoot(0x0)/Pci(0x1a,0x0)/USB(0x1,0x0)/USB(0x2,0x0)/HD(1,MBR,0x59d5afd7,0x3f,0xead5ff)

<note>
HD(PartX,SigY)
Partition X on a disk with signature Y
Pci(1|0)
device/slot number 1
function number 0

UEFI : Build Nt32 (UEFI 模擬器)

執行步驟:

1. 開啟 cmd
2. 切到UEFI source code 的根目錄
3. edksetup --nt32
4. build -p Nt32Pkg\Nt32Pkg.dsc -a IA32
5. build run