| 【中文题名】 | 面向下一代PC体系结构的主板BIOS研究与实现 |
| 【英文题名】 | Research and Implement on the next Generation PC Architecture of Mainboard BIOS |
| 【学科专业】 | 计算机应用技术 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2005-7-8 |
| 【中关键词】 | PC,BIOS,计算机体系结构,硬件抽象层,EFI,CSS |
| 【英关键词】 | PC BIOS,computer architecture,HAL,EFI,CSS,DOS,LINUX, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>计算技术、计算机技术>一般性问题>总体结构、系统结构> |
| 【论文摘要】 | 20 多年来,PC 技术在多个领域发展迅猛。CPU 由几兆主频的 8086 发展到现在千兆的奔腾四代,主流操作系统也历经四代,功能日趋强大。但负责硬件与操作系统接口的 PC BIOS 却一直没有本质的改变。传统 PC BIOS 的缺陷越来越明显,已经显著制约了 PC 技术的发展。下一代 PC BIOS 的研发工作在国外早已展开,并已经形成了产品,但国内在此方面的研究却甚少,计算机的研究者们还没有意识到形势的紧迫性。
本文旨在解决传统 PC 体系结构和 BIOS 所面临的困境,在借鉴了 Intel EFI(Extensible Firmware Interface,可扩展固件接口)和现代操作系统的设计思想的基础上,率先提出了面向下一代 PC 体系结构的 BIOS 解决方案。我们将硬件抽象层 HAL(Hardware Abstract Layer)的思想引入 PC BIOS 的软件设计之中,并根据 PC BIOS 的独有特点进一步将硬件抽象层细分为三层结构,使其兼容性、坚固性、可移植性及可扩展性远远优于传统的 PC BIOS。
最后在一款以 440BX 芯片组为核心的 PC 主板上初步实现了我们的设计... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
11-15 |
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1.1 引言 |
11-13 |
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1.2 课题来源及项目背景 |
13 |
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1.3 论文研究内容 |
13 |
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1.4 论文结构 |
13-15 |
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第二章 PC BIOS 的发展状况与计算机体系架构之间的关系 |
15-24 |
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2.1 传统BIOS 与计算机体系架构 |
15-18 |
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2.1.1 传统PC BIOS 的演变 |
15-16 |
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2.1.2 传统BIOS 存在的问题 |
16-17 |
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2.1.3 传统BIOS 与PC 体系结构 |
17-18 |
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2.2 新一代PC BIOS 与PC 体系架构 |
18-22 |
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2.2.1 Intel 的EFI |
18-21 |
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2.2.1 Phoenix 的CSS |
21-22 |
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2.3 新一代PC BIOS 的设计目标 |
22-24 |
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第三章 Mini-BIOS 软件体系设计 |
24-29 |
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3.1 软件体系设计思想 |
24-25 |
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3.2 新一代PC BIOS 体系结构 |
25-28 |
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3.2.1 硬件抽象层HAL（Hardware Abstract Layer） |
26-27 |
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3.2.2 内核与界面 |
27 |
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3.2.3 设备驱动层 |
27 |
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3.2.4 应用层 |
27-28 |
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3.3 Mini-BIOS 体系结构 |
28-29 |
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第四章 开发环境和调试工具 |
29-33 |
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4.1 目标板 |
29-31 |
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4.1.1 4408X 芯片组 |
30-31 |
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4.1.2 Super I/O |
31 |
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4.2 开发工具 |
31-33 |
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4.2.1 GUN 工具链 |
31 |
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4.2.2 调试工具 |
31-33 |
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4.2.2.1 ROM 仿真器 |
31-32 |
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4.2.2.2 串口 |
32 |
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4.2.2.3 DEBUG 卡 |
32-33 |
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第五章 Mini-BIOS 硬件抽象层------平台层的设计与实现 |
33-48 |
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5.1 平台层实现功能和工作流程 |
33-34 |
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5.2 32 位保护模式的建立 |
34-37 |
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5.2.1 i386 保护模式运行机制 |
34-36 |
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5.2.2 Mini-BIOS 的GDT 表 |
36-37 |
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5.3 内存初始化 |
37-45 |
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5.3.1 内存工作原理 |
37-39 |
|
5.3.1.1 DRAM 基本存储单元结构 |
37 |
|
5.3.1.2 SDRAM 基本结构 |
37-38 |
|
5.3.1.3 CPU 读取内存数据过程 |
38-39 |
|
5.3.2 4408X 芯片组与内存 |
39-40 |
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5.3.3 PC133 内存SPD 规范 |
40-41 |
|
5.3.4 SMBUS 总线协议 |
41-43 |
|
5.3.4.1 SMBUS 标准概述 |
41 |
|
5.3.4.2 通讯系统结构 |
41-42 |
|
5.3.4.3 协议中信号的定义 |
42-43 |
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5.3.5 Mini-BIOS 中SMBUS 协议的实现 |
43 |
|
5.3.6 Mini-BIOS 中内存初始化的实现 |
43-45 |
|
5.4 CPU 初始化 |
45-47 |
|
5.5 建立C 运行环境 |
47 |
|
5.6 HAL 接口函数 |
47-48 |
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第六章 Mini-BIOS 硬件抽象层------总线层的设计和实现 |
48-55 |
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6.1 PCI 总线协议 |
48-50 |
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6.1.1 PCI 总线的特点及系统结构 |
48-49 |
|
6.1.2 PCI 总线配置空间 |
49-50 |
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6.1.3 访问PCI 设备的配置空间 |
50 |
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6.2 Mini-BIOS 总线驱动程序的实现 |
50-55 |
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6.2.1 关键数据结构 |
50-51 |
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6.2.2 总线层工作流程 |
51-55 |
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第七章 Mini-BIOS 应用层的设计与实现 |
55-65 |
|
7.1 现代操作系统引导过程概述 |
55-56 |
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7.2 基于传统BIOS 的Linux 引导过程分析 |
56-58 |
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7.3 现在几种主流OS 对传统BIOS 中断调用的依赖 |
58-59 |
|
7.4 BOCHS BIOS |
59-64 |
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7.4.1 INT 10(VIDEO BIOS) |
59 |
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7.4.2 INT 13(硬盘中断服务程序) |
59-63 |
|
7.4.2.1 硬盘寻址基本知识 |
59-61 |
|
7.4.2.2 硬盘工作条件 |
61-62 |
|
7.4.2.3 初始化硬盘控制器 |
62-63 |
|
7.4.3 INT 15(E820) |
63-64 |
|
7.5 引导OS |
64 |
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7.6 小结 |
64-65 |
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感想、总结与展望 |
65-67 |
|
参考文献 |
67-69 |
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致谢 |
69-70 |
|
在学期间的研究成果 |
70 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.363293 |
