UEFI BIOS启动解析与EDK研究

"UEFI BIOS技术文档深入解析" UEFI (统一可扩展固件接口) BIOS是现代计算机系统中用于初始化硬件和引导操作系统的固件组件，它取代了传统的Legacy BIOS。本文档主要探讨UEFI BIOS与Legacy BIOS之间的差异，并详细阐述UEFI BIOS的启动过程，以EDK（可扩展固件开发工具包）为例进行分析。 UEFI BIOS启动流程首先从SEC（安全）/ CEI（初始执行环境）阶段开始。在这个阶段，BIOS代码会初始化DebugPort，使CPU进入Big Mode，即64位模式，同时更新CPU的MicroCode，并进行Cache到RAM的转换。在EDK实现中，这一阶段的任务是加载名为`LoadFvRecovery.fd`的文件，这个文件类似于传统BIOS中的ROM，包含编译后的二进制代码。该阶段的主要任务是将此文件加载到内存中，这一操作在Windows API中可以通过特定函数来实现。 接下来进入PEI（前期初始化）阶段。无论是从SPI ROM还是内存中，UEFI BIOS都会找到PEIM（PEI模块）的起始地址并开始执行。在EDK中，初始化过程包括清理HobList（Hand-Off Block列表）、PEI服务、PPI（PEI到PEI通信接口）队列，以及清空Dispatcher队列。这些步骤确保了环境的整洁和准备就绪，以便后续模块的加载和执行。 在PEI阶段，通过`InitializeMemoryService`函数初始化内存服务，清除HobList，`InitializePPIService`清空PPI队列，`InitializeSecurityService`清空通知队列。`InitializeDispatcherData`则负责清空Dispatcher队列。这些初始化服务对于UEFI环境的正常运行至关重要。 之后，`PeiBuildHobGuid`创建了一个HOB，HOB在S3（休眠状态）返回时会被使用。通过`(*PeiServices)->InstallPpi()`，这个新创建的HOB被安装到PPI队列中。在SEC阶段，已经转换了一些PPI，因此在PEI Dispatcher执行之前，会先安装这些PPI，确保PEI模块的正确加载和执行顺序。 UEFI BIOS的这种设计提供了更高效、更安全的启动过程，与Legacy BIOS相比，它支持更大的内存，更快的启动速度，以及更强大的扩展性和安全性。理解UEFI BIOS的工作原理对于系统开发者和故障排查人员来说至关重要，因为它能够帮助他们更好地理解和处理与启动相关的复杂问题。