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大家一起来揭开bios和地址空间这个谜

2011-09-04 11:39:05 1.4k 阅读 AI 写同款 · GEO 优化AI 选题数据监测一键分发 ›

w908065729 墨衍会员 · AI 创作全网分发关注 + 加入社区

BIOS/OS是怎么给你的显卡分配内存的？手把手拆解PCIe设备的BAR配置流程本文深入解析了BIOS/OS如何通过PCIe设备的BAR配置机制为显卡分配内存。从BAR的基础作用到系统启动时的设备发现流程，详细介绍了BAR配置的三步探戈：探测大小和类型、计算地址空间、写入分配地址。还探讨了64位地址空间与Resizable BAR等高级话题，帮助读者全面理解PCIe设备的内存分配过程。阅读详情

关于bios和内存地址空间的问题困扰了我好长时间，在网上搜了半天人们的说法都是含含糊糊，有的说的很准却细节没有。所以我想请大家一起帮忙来揭开这个谜，也让以后的人有个参考，我主要是不怎么明白下面几个问题
1、一种机型是由这种机型的CPU和主板类型决定，还是有CPU决定了大方向然后主板去实现它的标准，也就是一种机型是怎么定下来的，是谁定下来的，不同的机型有何不同能否兼容
2、一种机型定下来之后他的地址空间就确定了，什么占那部分位置已经确定，早期的8086bios占了1M以下的空间，而后来的机子把1M以下与4G以下的位置都给了bios
3、bios启动时从4G以下的高位置启动，然后跳转到1M哪里的低位置，因为全都映射给了bios所以他是可以运行的。当bios启动完之后，如果你开启了shadow的话bios将自己的位置还给了RAM，然后再将自己考到这里。
4、如果3是正确的话那么RAM的地址空间是不是还有一个空洞。也就是说640K-1M的空间里除了各种bios外还有显卡视频卡RAM的空间，这部分位置是不是也会还给主内存，如果不还给主内存的话那就永远有这个空洞了（当然我是说在bios启动完，而操作系统没动得时候，如果操作系统动了那是他自己的事了）。
5、最后我想问现在显卡内存都那么大了，1M以下那点内存肯定放不下，是不是显卡在不同模式下的内存分配不一样呢。刚开机在VGA时bios已经为其分配了内存空间，按里说是应该在4G靠下的位置，可是1M以下的地方那段显卡内存空间怎么也给了他，难道这又如bios刚开机一样虽然地址不一样但是访问的显卡的位置是一样的
请高手们指点一下

...全文

BIOS工程师六年实战：从芯片组视角解析系统底层启动与调试 BIOS（基本输入输出系统）是计算机启动时最先运行的固件，负责初始化硬件并为操作系统加载做好准备。其核心原理在于作为硬件与软件之间的桥梁，通过配置芯片组寄存器、管理时钟信号和协调电源时序，将独立的电子元件整合成一个可工作的系统。这项技术的价值在于决定了系统的稳定性、兼容性和启动效率，是嵌入式开发、PC底层驱动乃至服务器固件领域的基石。在实际应用中，BIOS工程师需要深入理解系统架构、总线协议和硬件交互，解决诸如上电黑屏、时钟配置错误等复杂问题。本文基于一位资深芯片组代码开发者的经验，重点剖析了**上电时序* 阅读详情

w908065729

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saishow 2011-09-11

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最近也在弄BIOS 收下了,

日立奔腾浪潮微软松下联想 2011-09-07

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这些都是公开的资料，你可以从这里下载：
http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/architectures-software-developer-manuals.html
http://www.intel.com/content/www/us/en/search.html?keyword=chipset+datasheet

w908065729 2011-09-06

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delphiguy你说的太好了，你的这些个英文是从哪里搞的能不能也给我一份啊

日立奔腾浪潮微软松下联想 2011-09-06

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[Quote=引用 14 楼 w908065729 的回复:]

DelPhiguy你说的倒是不错只是，刚开始不是有个跳转吗，这时候保护模式的位还未开启，那肯定就会刷新了隐藏寄存器的默认的值了，然后就是实模式，不知我说的有没有道理
[/Quote]

处理器而言，far跳转或者far调用确实导致了重装cs对应的描述符，所以Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer’s Manual Volume 3A: System Programming Guide, Part 1里明确写着：
9.1.4 First Instruction Executed
To insure that the base address in the CS register remains unchanged until the EPROM based softwareinitialization code is completed, the code must not contain a far jump or far call or allow an interrupt to occur (which would cause the CS selector value to be changed).

不过PC上的ROM BIOS的boot loader确实开始于一条far跳转指令，这是出于兼容原始的IBM PC BIOS的原因，这条far跳转指令（比如jmp f000:e05b）把cs的描述符重装了，执行的物理地址从FFFFFFF0转换成了000FFFF0，能继续执行高于1MB地址空间中的代码是通过内存控制器的特殊设计来保证的。内存控制器对于1MB地址的高256KB（C0000~FFFFF）是特殊处理的，intel称之为PAM（Programmable Attribute Map） Memory Spaces，对于1MB地址的高64KB，intel在芯片组文档中说：
The system BIOS region is a single, 64-KB segment. This segment can be assigned read and write
attributes. It is by default (after reset) read/write disabled and cycles are forwarded to the hub interface. By manipulating the read/write attributes, the MCH can “shadow” BIOS into system memory.
意思就是说，系统复位之后，F000段的shadow状态是disabled，对这个64KB地址范围的访问，内存控制器（MCH）做了重定向处理，通过DMI（Direct Media Interface）转向到了ICH（南桥），最终通过南桥的LPC Bus定位到了装BIOS的Flash ROM。注意这是intel芯片组的处理方式，不能保证AMD、NVIDIA等也是这么做的，不过最终结果应该一样。

这种处理方式确实很复杂，不过是IBM PC兼容机的标准方式，但是对于其他使用x86处理器的计算机，比如MAC、SGI图形工作站，没有兼容原始PC的需要，所以很可能不必这么弯弯绕，ROM的引导部分不用far跳转、far调用就是了，可以很安全地运行在4GB的高64KB。

日立奔腾浪潮微软松下联想 2011-09-05

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32位x86处理器复位之后，cs:eip=F000:0000FFF0，F000对应的描述符基地址FFFF0000，段限制FFFF，所以虽然是实模式，却可以运行在4GB-64K这一块地址，这地方被内存控制器映射到ROM BIOS的boot loader部分。

「已注销」 2011-09-05

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记得在Linux系统原理及源码剖析里面看过，说什么先把BIOS复制到低地址，因为这时候是在实模式下运行的，不能使用全部的4G内存，然后加载Linux初始化什么程序，xxx地址，忘记了，然后jmp到那个地址执行，然后那个地址又加载另一个东西到内存，再把自己还是内核复制到首地址开始，跳过去运行系统。。。
说不清，我也记不清了……

zoologist 2011-09-05

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1、基本上是cpu决定chipset，然后chipset决定后面很多事情
2、chipset中的northbridge决定地址分配
3、关于映射这部分，一般的做法是开机之后从4G内存处开始跑，这时候实际上没有内存，都是在rom中跑。跑着跑着就把自己拷贝到1MB一下，然后设置shadow，这样看起来1MB的那个地方和rom没什么差别了，但是实际上是在内存中。然后跳到这个地方开始内存中运行，主要是ram执行起来远比rom快。
5、刚开机是在1MB一下的legacy的位置，等操作系统起来之后，通常用一个映射，来在vga卡的地址上运行。具体我也不清楚，大概如此

w908065729 2011-09-05

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DelPhiguy你说的倒是不错只是，刚开始不是有个跳转吗，这时候保护模式的位还未开启，那肯定就会刷新了隐藏寄存器的默认的值了，然后就是实模式，不知我说的有没有道理

w908065729 2011-09-04

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楼上能不能再推荐几本啊

大熊猫侯佩 2011-09-04

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看一下《深入dos编程》和bios编程的晋级书籍即可。

canmeng 2011-09-04

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bios这部分比较复杂……

masmaster 2011-09-04

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向楼主推荐按：《PC技术内幕》

w908065729 2011-09-04

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谢谢大家的指导啊，看来我还是先看看bios的书，然后再去问问老师吧，只是有那些bios的书各位再给推荐一下吧

MSOKD 2011-09-04

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加不了人哦
[Quote=引用 6 楼 cxdzxc 的回复:]

bios群67286087
[/Quote]

cxdzxc 2011-09-04

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bios群67286087

canmeng 2011-09-04

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[Quote=引用 4 楼 w908065729 的回复:]
太伤心了，没有人回答，分少也不要这样嘛
[/Quote]楼主不要伤心。因为研究bios的本来就不多。除了一些大牛，别人都不懂的。2楼可是群主，他说的那些你先看看呗。

w908065729 2011-09-04

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太伤心了，没有人回答，分少也不要这样嘛

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