☰

在计算机启动过程中，谁在 RAM 中加载 BIOS

tag-icon • tag-icon boot memory bios operating-systems
在计算机启动过程中，谁在 RAM 中加载 BIOS

当计算机启动时，首先执行的是BIOS中的代码。那么BIOS中的代码是如何加载到RAM中执行的呢？

我曾提到过这个问题——BIOS 是从 BIOS 芯片读取还是在启动时复制到 RAM 中？。但是，这让我更加困惑。如果 BIOS 是从 ROM 加载的，而 ROM 是一个单独的芯片，那么讨论 RAM 中的段地址有什么意义呢？此外，BIOS 代码加载在哪里 - 是在实模式地址空间的最后 1 MiB 中，还是其他位置？

如果有人能列出从计算机启动到执行第一个 BIOS 指令的步骤，包括使用的内存地址，那将非常有帮助

答案1

正如我所写的在我对这个问题的回答中关于这个问题的民间智慧 — — 不幸的是那里的其他答案（以及 SuperUser 的其他地方）也证明了这一点 — — 仍然停留在 1991 年左右的水平，尽管有大量的技术参考资料可以解释现在的情况。

如果您读了我的回答，您就不会这么困惑了，因为您一开始就不会问“从 ROM 加载的 BIOS”。

你的“BIOS 芯片”不是ROM；处理器启动与固件中的第一条指令之间没有机器代码；“RAM”和“ROM”中的“M”都表示“内存”。

正如我之前所写，在现代个人电脑中，机器固件保存在非挥发性记忆体。它不再是 ROM，而是以前的 ROM。有关连接到 LPC 总线的 NVRAM 芯片的详细信息，请参阅上一个答案。（例如：在我输入此内容时，在我旁边的一台拆开的机器上，保存固件的 NVRAM 是 Pm49FL004T，即 LPC 闪存 RAM 芯片。）

32 位 CPU 不会以实模式启动，也不会从 1MiB 线以下的地址开始。这是 16 位 x86 处理器时代几十年前的垃圾。它们以俗称的虚幻模式在我之前的回答中，我再次详细说明了实际情况自 80386 问世以来。它们从实际上位于 32 位地址空间顶部的地址加载第一条指令FFFFFFF0。

在我之前的回答中，我详细地告诉了你机器固件在 32 位和 64 位 x86 机器上主要映射到物理地址空间的位置。记住：RAM 和 ROM 都是记忆. 物理地址是记忆地址，在系统总线上。它们可以寻址 RAM 或 ROM。（它们甚至可以寻址其他东西，但这只会使讨论复杂化。）物理地址比FFFFFFF0512KiB 范围的顶部低 16 个字节，其中固件的前 512KiB（在非易失性 RAM 中）是总是由“芯片组”映射到系统总线上。

处理器初始化或重置时，不会从某些神秘的 ROM 芯片进行“加载”。保存固件的芯片是非挥发性记忆体。它保留其内容，在“刷新”时写入，跨电源循环。并且 CPU 只需通过系统总线和通过芯片组连接到系统总线的 LPC 总线（可能还有 LPC/FWH 桥）使用物理内存地址从中读取固件指令和数据。

进一步阅读

答案2

当计算机启动时，首先执行的是BIOS中的代码。那么BIOS中的代码是如何加载到RAM中执行的呢？

它不需要加载，它就在那里。

保持简单：CPU 具有很大的地址空间。

  • 32 位 CPU 有 2 32 个地址（0 到 4294967295，或 0x00000000 到 0xFFFFFFFF）

  • 在 64 位模式下，64 位 CPU 有 2 64（0 到 18446744073709551999 或 0x0000000000000000 到 0xFFFFFFFFFFFFFFFF）。

外部硬件决定了什么出现在哪里。显然，RAM 将被分配一些地址，但也可以将外部设备映射到地址 - 对于图形适配器来说尤其常见。

我相信芯片组，特别是平台控制器中心，会让固件芯片出现在 CPU 开机时所查看的位置。CPU 将能够运行固件而无需加载它 - 这称为“就地执行”或 XIP。

Intel x86 CPU 在开机时查看 0x00000000FFFFFFF0。这可能是因为 Intel 在 70 年代或 80 年代早期开发了第一个 x86 CPU 8086 时决定将处理器异常向量放在 0x0 处 - 而且您无法告诉 8086 将它们重新定位到其他地方。

之所以称之为 ROM，是因为从历史上看，它很久以前就是一个真正的插座掩模 ROM 芯片，但至少从 90 年代中期开始，它几乎总是一个可以擦除和重新编程的 NOR 或 NAND 闪存芯片。

NVRAM 可以是任何东西，从电池供电的 RAM 到闪存，所以它是一个不精确的术语，但我从未听说过包含固件的芯片被称为“BIOS NVRAM”。

与 DRAM 相比，固件闪存芯片速度较慢，并且固件中的某些代码会经常运行（例如系统管理模式代码 - 管理风扇和电源的代码）。因此，固件会在启动初期将自身复制到 RAM（称为跟踪)，并使用额外的芯片组功能来保护该内存区域。

如果有人能列出从计算机启动到执行第一个 BIOS 指令的步骤，包括使用的内存地址，那将非常有帮助

以前是这样的 - 开机后，CPU 会花一些周期进行初始化，然后开始执行 0xFFFF0000 处的代码 - 1981 年，当第一台 PC 开发出来时，CPU 和与之交互的所有东西都在一个公共总线上 - 实际上是连接在一起的 - 所以 ROM 只是在那条总线上，并连接到 CPU 上的正确地址线。在 90 年代初期，PCI 得到了开发，RAM 开始变得更快，所以一切都与控制器和芯片组后面的 CPU 分离。随着英特尔管理引擎和 AMD 的同类产品 - 平台安全处理器的出现，事情变得更加复杂 - 现在这些处理器拥有自己的嵌入式固件（并可以完全访问系统的其余部分），可以启动、验证各种事物并在准备就绪时“打开”CPU。

相关内容