《UEFI内核导读》全集，2023年11月更新

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于 2020-11-21 19:58:31 首次发布

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本文档是作者关于UEFI内核的系列文章整理，旨在帮助读者理解UEFI BIOS系统固件，涵盖UEFI启动流程、阶段任务、Protocol实现与使用、常见外设总线协议等内容。随着国产芯片市场的扩大，系统固件的重要性日益凸显，作者希望通过分享个人十余年的BIOS开发经验，降低学习门槛，促进业内交流。

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《UEFI内核导读》

序言

随着国家十四五新战略规划的推出，众多国内企业都参与到国产芯片替代浪潮中来，可以预测未来越多的国产芯片会被设计、生产和使用在我们日常所使用的电子产品中，国产芯片拥有巨大的市场前景。

目前国产芯片采用的体系架构主要有X86、ARM、MIPS、RISC V、PowerPC、Alpha等。我们知道电子产品正常工作必须要有操作系统和各种应用软件，没有操作系统和应用软件的芯片就是一堆废铁，而大多数人并不知道的是没有系统固件来加载操作系统的电脑亦是一堆废铁， UEFI就是由UEFI行业协会提出和维护的标准系统固件，它支持目前市面上的大多数芯片体系结构和操作系统，随着标准的不断演进相信越来越多的体系结构的芯片和操作系统会被支持。

笔者从事BIOS开发已有十余年的时间，见证了Legacy BIOS辉煌与隐退，也有幸了参与了新世纪初系统固件从Legacy BIOS往UEFI BIOS的迁移的全过程。科技行业风起云涌新技术新架构日新月异，曾经系统固件江湖还是Legacy BIOS的天下。BIOS人使用汇编语言编码、通过中断来与操作系统沟通，自UEFI框架被广泛使用以来我们的发环境从纯汇编变成了99%的C语言加1%的汇编语言的模式，开发效率大大的加强了，同时Legacy BIOS用户量瞬间土崩瓦解，每每回望不禁感慨，世事变迁之快“眼见着他起高楼，眼见着他宴宾客，眼见着楼就塌了“。

虽然UEFI框架大大加快了开发效率，但是由于系统固件开发属于比较偏门和专业的领域，学习和入门门槛比较高，现有的BIOS工程师又分布在大大小小的各个公司内部缺乏有效沟通和交流，同时BIOS源码又属于敏感和机密数据受到各种NDA限制，市面上对UEFI框架介绍的资料少之又少，因此笔者从2010左右开始就陆续以Cstyle_0x007为ID在业余电子爱好者的日常 _Cstyle_0x007_优快云博客发布一系列博文，现已有数十篇原创文章。刚开始的想法是把博文当作工作笔记方便自己随时查阅，后来慢慢发展成了与业内外感兴趣的朋友的沟通交流的平台。

随手写的博文难免有错误与纰漏为了避免误导大众，准备把博文重新整理在纠正谬误同时也会补充一些新的内容，尽量做到所写的每句话都是无误的，也欢迎有兴趣的朋友踊跃提出意见和建议。组建了微信公众号，目的在于方便有兴趣的朋友一起交流，名字初步定为“固件C字营”，其中“固件”泛指一切固化的软件，这里主要指UEFI BIOS系统固件，“C”泛指“China“，我们可以把这里当作大家沟通交流的营地，我们会不定时发布一些行业资讯、工作、学习心得，感兴趣扫描下面二维码就可以加入，也可以发邮件到CstyleFirmWareCamp@outlook.com投稿分享你的想法。

本文取名《UEFI内核的导读》这里的UEFI专指“UEFI BIOS”,全文专注于对UEFI内核的梳理与分享，同时兼顾对X86系统固件生态中常用的工程技术的介绍，主要包含以下内容：UEFI启动流程、各个阶段主要完成的任务、参考的实现方式、UEFI及PI规范中的常见Protocol的实现与使用技巧、UEFI固件生态中常见外设、总线、行业标准协议的使用介绍。

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越，系统固件雄起之路道阻且长，相信我们的BIOS人一定可以为国产芯片的起飞助力、为系统固件团队的壮大贡献自己的一份微薄之力，为每一个不畏艰难、不惧寂寞坚守在工作岗位的BIOS人加油，好样的打工人。

固件C字营·武汉

11/21/2020

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序... 4
第0篇SEC Reset Vector. 5
第0.1篇SEC Core简介... 10
第1篇PEI Core简介... 14

第1.1篇PEI CORE的二次启动与PeiCore函数的3次调用流程

第1.2篇PEI Image Service. 15
第1.3篇PEI Notify. 18
第2篇Dxe Core简介... 31
第2.1篇Event and Timer简介... 32
第2.2篇Event and Timer原理... 39
第2.3篇Driver中的私有数据结构... 42
第3篇BDS Core简介... 46
第4篇Runtime Core简介... 46
第5篇Drivr binding. 47
第6篇PCI Driver Stack. 50
第7篇USB Driver Stack. 58
第8篇Graphics Driver Stack. 67
第9篇Mass Storage Driver Stack. 74
第10篇Text Console Driver Stack. 78
第11篇ATA Driver Stack. 82
第12篇Load File Driver Protocol. 85
第13篇UEFI Driver and Controller Name. 86
第14篇User Credential Driver Stack. 97
第15篇UEFI Driver Configuration. 98
第16篇Driver Diagnostics. 103
第17篇Override Protocol. 110
第18篇Embedded Controller简介... 119
第18.1 Embedded Controller链接过程... 123
第18.2 Embedded Controller Share ROM. 127
第19.0篇 NVRAM的工作原理简介... 130
第20.0篇 SMM在UEFI当中的实现... 133
第21.0篇 IGD OpRegion interface && IGD OpRegion PROTOCOL. 138
第22.0篇常见基于UEFI规范的BIOS实现方案... 142
第23篇Secure Boot简介... 144
第24篇Open source UEFI BIOS开发实战简介，基于Intel 10代酷睿Cometlake-U硬件平台
第25篇 How to rotate Screen. 143
第26篇Platform Environment Control Interface简介... 146
第27篇ACPI编程入门第1章：ACPI规范简介
第28篇ACPI编程入门第2章：名词术语（Term）
第29篇ACPI编程入门第3章：Hello World
第30篇ACPI编程入门第4章：方法（Method）
第31篇ACPI编程入门第5章：对象（Object）
第32篇ACPI编程入门第6章：对象类型及命名
第33篇ACPI编程入门第7章：特殊对象与类型
第34篇ACPI编程入门第7章：类型转换及规则