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

C# : virtual + override or (virtual) + new

關鍵字是用來決定哪些成員要使用子類別中的定義

//      A a = new B(); //virtuall - new example
//
//                     A  ------------->  print (Call A)
//                     |
//    ------------->   B                  print (Call B)
//   

namespace virtual_new
{
    public class A
    {
         public virtual void print() { Console.WriteLine("Call A"); } // virtual here is not necessary!
    }
    
    public class B : A
    {
         public new void print() { Console.WriteLine("Call B");  }
    }
    public class Program
    {
        public static void Main(string[] args)
        {
            A a = new B();
            a.print();  // Output: Call A
        }
    }
}

C++ Compiler : g++ 指令介紹

以下提供一些g++指令參數解釋，基本上就是用來生成執行檔/dll檔/obj檔

# Generate file.o
g++ -c file.cpp  

# Generate Assembly : file.s 
g++ -S file.cpp  

# Convert file.o to file_dll.dll (需要先把cpp檔做成obj檔再來轉成dll檔)
g++ -shared file.o -o file_dll.dll 

# Generate file.exe
g++ file.cpp  -o file 

# Generate file.exe from object and cpp files
g++ file.cpp  obj.o -o file 

# Generate main.exe from dll and cpp files
g++ file_dll.dll main.cpp -o main

# Alternative solution to generate main.exe from file_dll.dll  and main.cpp ,  -L. means current dir
g++ -L. -lfile_dll main.cpp -o main 

# Show all the warning
gcc -Wall -o main main.c

# Warning as error
gcc -Wall -Werror -o main main.c

ATA: Security Erase flow

ATA 清理硬碟的command有兩種:

1. Trim command: 06h
2. Security Erase command: F4h

最安全的方式是對碟機下security erase command, 才可以保證把舊硬碟送人後資料不會被扒出來。

這邊介紹security erase command flow, 往往市面上的軟體都需要熱插拔碟機，但這邊提供的方法不需要，因此可以適用在PCIe AHCI SSD上

步驟如下:

1. 用ATA Set feature command通知碟機將Comreset 轉成Hardware reset (因為開機Bios會對你的碟機下Security freeze lock讓碟機變成state machine:frozen state。如果不這樣做就得先熱插拔碟機才能讓碟機回到state machine:not frozen, 才可以下security erase)

下法就是透過Set feature command (EFh), feature=0x90 and count=0x06，來disable software setting preservation

這樣之後我們下的Comreset才會被轉成 hardware reset, 讓碟機回到not frozen state

2. 接著透過 port reset 或 HBA reset 發出 COMRESET

3. 下security erase command之前要先設定密碼 (也就是提升權限才能下這個command，最後security erase也會一併erase掉這個密碼)

就是以下這三步驟:

1. SECURITY SET PASSWORD: F1h
2. SECURITY_ERASE_PREPARE: F3h
3. SECURITY_ERASE_UNIT: F4h

通常SSD幾秒內就完成碟機的erase(基本上還是要看碟機廠商怎麼做)，傳統轉盤的碟機就會比較久甚至有些是天荒地老的久XD.