Donanım Yazılımının Sırları Yolculuğu: BIOS/UEFI'den İşletim Sistemine

Bilgisayarınızın güç düğmesine bastığınız anda ne olduğunu hiç merak ettiniz mi? Ekranınız aydınlanmadan önceki o kısa duraklamanın ardında karmaşık bir dizi işlem gerçekleşmektedir. Bu makale inceleyerek, dalacaktır. , önyükleme işlemi sırasında farklı bileşenlerin nasıl etkileşime girdiğini aygıt yazılımının büyüleyici dünyasına Bu bağlantıları anlayarak, sisteminizi hayata geçiren temel unsurlar hakkında daha net bir resim elde edeceksiniz. Öncelikli odak noktamız olacak, ancak birçok ilke diğer mimarilerde de geçerlidir. Intel x86 mimarisi Serimizin ilk bölümünü kaçırdıysanız, yetişmek için . buraya tıklayın Şimdi, donanım yazılımının ardındaki gizemleri ortaya çıkaralım. İçindekiler: Tanımlar Genel Ürün Yazılımı Mimarisi Birinci Aşama Önyükleyici (FSBL) BIOS (POST aşaması) UEFI Platform Başlatma (PI) çekirdek önyükleme Diğer çözümler İkinci Aşama Önyükleyici (SSBL) BİYOGRAFİ UEFİ İşletim Sistemi Önyükleyicisi Tanımlar : Donanıma yerleştirilen, düşük düzeyde kontrol sağlayan ve donanımın doğru şekilde çalışmasını ve diğer sistem bileşenleriyle etkileşime girmesini sağlayan özel bir yazılım türüdür. Sabit yazılım : Platform açıldıktan sonra donanım başlatmadan sorumlu eski bir aygıt yazılımı (aslen için yaratılmıştır). Günümüzde, genellikle belirsiz bir şekilde tam aygıt yazılımı seti olarak anılır. Temel Giriş/Çıkış Sistemi (BIOS) IBM PC : Bir bilgisayarı başlatmaktan sorumlu olan aygıt yazılımı için genel bir ad. yerine modern bir kavram olarak kullanılır, genellikle işlemciyi ve yonga setini başlatmak için önyükleme kodu içeren bir ve üçüncü taraflara (örneğin, anakart geliştiricileri) platforma özgü başlatmayı gerçekleştirmeleri için arayüzler sağlar. Önyükleyici BIOS çerçeve : Önyükleyici çıktığında çalıştırılacak bir yazılım. İkinci aşama bir önyükleyici, İşletim Sistemi, BIOS/UEFI uygulaması vb. olabilir. Genellikle aygıt yazılımı tasarımına göre önyükleme akışını halleder. Yük ve terimlerinin kullanımı kafa karıştırıcı olabilir, çünkü anlamları bağlama göre değişir. Ancak, birisi , veya bahsettiğinde, genellikle bahsediyor demektir. BIOS önyükleyici firmware BIOS önyükleyiciden işletim sistemi ile donanım arasında çalışan tüm firmware setinden ve : Intel tarafından geliştirilen orijinal spesifikasyondu. , tarafından orijinal spesifikasyonu standartlaştırmak ve genişletmek için oluşturulan halefidir. Çoğu durumda, ve birbirinin yerine kullanılır. EFI UEFI Genişletilebilir Ürün Yazılımı Arayüzü (EFI), Birleşik Genişletilebilir Ürün Yazılımı Arayüzü (UEFI) UEFI Forumu EFI'nin EFI UEFI Genel Ürün Yazılımı Mimarisi Ürün yazılımı bileşenlerinin nasıl etkileşime girdiğini anlamak için, tüm mimariyi tüm bağlı parçalarıyla birlikte inceleyeceğiz. Aşağıdaki diyagramda gösterilen yürütme akışı, bir parçası olan başlar. Buradan, çeşitli ürün yazılımı aşamalarından geçer: Birinci Aşama Önyükleyicisinin sıfırlama vektöründen Donanım yazılımı veya BIOS genellikle iki ana bölüme ayrılabilir ve bunlar arasında genellikle asgari bir arayüz bulunur: : Sistemin donanım bileşenlerinin başlatılmasından sorumludur. Donanım Başlatma : İşletim sistemine ve kullanıcıya gerekli arayüzleri sağlar. İşletim Sistemi ve Kullanıcı Arayüzü Platform aygıt yazılımının tasarımı, donanım başlatma ve önyükleme işlevselliğini birleştiren olabilir veya ve takip edebilir. Tasarım seçimi sistem gereksinimlerine bağlıdır ve belirli cihazlar için tercih edilebilir. monolitik modüler aşamalı bir önyükleme akışını Aşağıdaki diyagram, farklı donanım yazılımı bileşenlerinin nasıl etkileşime girdiğini ve önyükleme sürecini desteklemek için birlikte nasıl kullanılabileceğini göstermektedir (oklar yürütme sırasını göstermektedir): Bu diyagramlar şimdi karmaşık görünüyorsa endişelenmeyin. Bu makaleyi okuduktan sonra tekrar inceleyin, daha net olacaklar. Birinci Aşama Önyükleyici (FSBL) Bu donanım yazılımı parçası, bilgisayarları ve gömülü sistemleri başlatmak için tasarlanmıştır: yalnızca kesinlikle ihtiyaç duyulanı yapmak, ardından işletim sistemini başlatmak için kontrolü geçirmek. dışındaki depolama ortamlarından işletim sistemleri yüklemez. Yalnızca altta yatan donanımı başlattığı ve sabit diskler, SSD'ler veya USB flash sürücüler gibi önyükleme ortamlarını işlemediği için, bir gerçekten başlatmak için başka bir yazılım parçası gerekir. asgari donanım başlatmaya odaklanarak İkinci Aşama Önyükleyiciye FSBL, flash çip işletim sistemini : FSBL'nin Temel Sorumlulukları : 16-bit 32-bit geçiş ( : BIOS durumunda ). CPU Gerçek Moddan Korumalı Moda not Sanal 8086 modunda : için yapılandırmak üzere çağırma. Önbellek Kullanımı C ortamı Önbellek-RAM olarak FSP-T'yi : Yapılandırılmış hata ayıklama bağlantı noktasını, karta özgü başlatma yöntemlerini çağırarak başlatma. Hata Ayıklama Bağlantı Noktası : Sistemin ana belleğini başlatmak ve önemli sistem belleği bilgilerini kaydetmek için çağırma. Bellek Başlatma FSP-M'yi : Harici cihazlarla arayüz oluşturmak için Genel Amaçlı Giriş/Çıkış (GPIO) pinlerini yapılandırma. GPIO : Erken platform başlatma işlemini gerçekleştiriyor ve yonga seti, CPU ve IO denetleyicisi başlatma işlemini tamamlamak için kullanıyor. Silicon FSP-S'yi : PCI aygıtlarını numaralandırma ve bellek adresleri ve IRQ'lar gibi kaynakları tahsis etme. PCI Numaralandırması : Yüke geçirilmesi gereken hazırlık bilgilerini (coreboot tabloları, HOB'lar) içeren ve tablolarının kurulması. Yük Hazırlığı SMBIOS ACPI : Yükleme ve kontrolün faydalı yüke aktarılması. Yükleme ve Devir BIOS (POST Aşaması) Bilgisayarcılığın ilk zamanlarında, açık kaynaklı yazılımlar yaygın olarak popüler değildi ve çoğu BIOS uygulaması tescilliydi. BIOS POST kaynak kodu sağlayan yalnızca birkaç açık çözüm mevcuttur, örneğin ve . Bu projeler IBM 5150/5155/5160 sistemlerinde ve çoğu XT klonunda çalışmak üzere tasarlanmıştı. Super PC/Turbo XT BIOS GLaBIOS Ancak, ve gibi daha iyi bilinen açık kaynaklı BIOS uygulamaları, çıplak donanımda çalışmak üzere tasarlanmadıkları için donanım başlatma işlemi gerçekleştirmezler. Ancak olarak yaygın olarak kullanılırlar ve QEMU ve Bochs gibi sanal ortamlarda doğal olarak çalışırlar. OpenBIOS SeaBIOS İkinci Aşama Önyükleyiciler Her durumda, bu erken BIOS'larla doğrudan çalışmanız veya bunların ayrıntılarına derinlemesine inmeniz gerekme ihtimali çok düşüktür. Ancak keşfetmekle ilgileniyorsanız, belirtilen depolar iyi bir başlangıç noktasıdır. Mevcut geliştirme eğilimlerine bakıldığında, tescilli BIOS çözümlerinin devam eden bir geliştirme süreci olmadığı ve bu tür projelerin modern alternatifler karşısında geçersiz hale geldiği görülmektedir. UEFI Platform Başlatma (PI) Önyükleme süreci, bir sonraki şekilde soldan başlayıp sağa doğru ilerleyen aşamalı bir akışı takip eder. Platform önyükleme sürecinin zaman çizelgesi, sarı kutularla gösterildiği gibi aşağıdaki ifadelere bölünmüştür: : sonraki ilk aşamadır, birincil işlevi Geçici RAM'i (CPU veya SRAM) ayarlamak. Güvenlik (SEC) Sıfırlama vektöründen Cache-As-RAM : Bu faz adı verilen özel sürücüleri dağıtır. Bu modüller, CPU ve yonga setini yapılandırma ve ayarlama gibi temel donanım başlatma işlemlerini gerçekleştirir. Ön EFI Başlatma (PEI) , Ön EFI Başlatma Modülleri (PEIM'ler) ana belleği (DRAM) : Bu aşamada, sistemin geri kalan başlatma işlemleri gerçekleştirilir. DXE aşaması, sağlar ve sistemin çalışması için gerekli çeşitli protokolleri ve sürücüleri destekler. Sürücü Yürütme Ortamı (DXE) UEFI hizmetleri : Bu aşama, platform önyükleme politikasını uygular, önyükleme sırasını belirler ve uygun önyükleme aygıtını/yükleyiciyi seçer. Önyükleme Aygıtı Seçimi (BDS) : Bu aşamada sistem, işletim sistemini hazırlamak için UEFI hizmetlerini kullanarak uygulamaları çalıştırır. UEFI ortamından işletim sistemine geçişi içerir ve çağrısıyla sonlanır. Geçici Sistem Yüklemesi (TSL) ExitBootServices() : Bu aşamada işletim sistemi tam olarak çalışır durumdadır ve sistemi kendi kontrolü altında yönetmektedir. Çalışma Zamanı (RT) : Bu aşama, donanımın veya işletim sisteminin çöktüğü/kapandığı/yeniden başlatıldığı senaryolarla ilgilenir. Ürün yazılımı kurtarma eylemleri deneyebilir, ancak UEFI PI Belirtimi bu aşama için belirli gereksinimleri veya davranışları tanımlamaz. After Life (AL) Bu süreç ve yürütme aşamaları tarafından ele alınır. Ancak, önceki belgenin bir parçası olmayan ve açıklanan (resimde kalın mavi çizgiyle gösterilmiştir) de vardır. adları ve sık kullanımı kafa karıştırıcı olabilse de, bu iki belgenin farklı odak noktaları vardır: UEFI Platform Başlatma (PI) Spesifikasyonu UEFI Spesifikasyonu'nda UEFI Arayüzü UEFI'nin : Düşük seviyeli aygıt yazılımı bileşenleri arasındaki arayüzlere odaklanır ve bu modüllerin platformu başlatmak için nasıl etkileşime girdiğini ayrıntılarıyla açıklar. UEFI PI Özellikleri : İşletim Sistemi (OS) ile aygıt yazılımı arasındaki etkileşim için arayüzleri tanımlar. Bu bağlamında daha ayrıntılı olarak ele alınacaktır. UEFI Spesifikasyonunun PI Spesifikasyonuna dayandığını unutmayın. UEFI Spesifikasyonu , İkinci Aşama Önyükleyici Esasen, her iki şartname de arayüzlerle ilgilidir, ancak farklı düzeylerde. Ayrıntılı bilgi için, her iki şartnameye de erişebilirsiniz. UEFI Forum web sitesinden başlangıçta, birinci aşama ve ikinci aşama önyükleyiciler arasındaki ayrımı dikkate almadan birleşik bir aygıt yazılımı çözümü olarak tasarlanmıştı. Ancak, olarak adlandırdığımızda, , ve aşamalarını içerir. DXE'yi ve aşamalar olarak ayırmamızın nedeni, başlatma sürecindeki farklı rolleridir. UEFI PI UEFI'yi Birinci Aşama Önyükleyici SEC PEI erken DXE erken geç aşamasında, sürücüler genellikle temel CPU/PCH/kart başlatma işlemini gerçekleştirir ve ayrıca DXE aşamasını platforma özgü donanımdan izole etmeye yardımcı olan üretir. platforma özgü ayrıntıları kapsülleyerek aşamasının donanım özelliklerinden bağımsız olarak çalışmasına olanak tanır. Erken DXE DXE Mimari Protokolleri (AP'ler) AP'ler geç DXE Çekirdek önyükleme Coreboot'un nasıl çalıştığına dair detaylı makaleler yakında geliyor. Sosyal medyamı takip edin – çok yakında yayınlanacaklar! Diğer çözümler : yalnızca çekirdek donanım bileşenlerinin başlatılmasını sağlayan ve ardından yükü yükleyen saf birinci aşama önyükleyici. Ancak, ve AMD x86 veya diğer mimarileri desteklemez. Intel Slim Bootloader (SBL) yalnızca Intel x86 platformlarında çalışır : hem birinci hem de ikinci aşama önyükleyici. Ancak, platformun x86 doğrudan önyükleme desteği (çıplak mod olarak bilinir) diğer aygıt yazılımlarına kıyasla sınırlıdır. Gömülü sistemlerde ve ARM tabanlı aygıtlarda daha popülerdir. İkinci aşama önyükleyici olarak U-Boot, uygular ancak gömülü sistemlere odaklanır. Das U-Boot sıfırlama vektöründen UEFI'nin bir alt kümesini İkinci Aşama Önyükleyici (SSBL) İlk donanım kurulumu tamamlandıktan sonra devreye girer. Birincil rolü kurmak ve işletim sisteminin sistem kaynaklarını yönetebilmesini ve donanım bileşenleriyle etkileşime girebilmesini sağlamaktır. ikinci aşama , işletim sistemi ile platform donanım yazılımı arasında bir yazılım arayüzü , donanım düzeyindeki arayüzlerin çoğunu ele alarak işletim sistemi ve uygulama geliştirmeyi basitleştirmeyi hedefler. Bu soyutlama, geliştiricilerin altta yatan donanım farklılıkları hakkında endişelenmeden daha yüksek düzeyli işlevlere odaklanmasını sağlar. SSBL, donanım farklılıklarını mümkün olduğunca gizlemeyi : SSBL'nin Temel Sorumlulukları : bellek eşlemesi, SMBIOS, ACPI tabloları, SPI flash vb. dahil olmak üzere platforma özgü bilgileri alır. Platform Bilgi Alma Birinci Aşama Önyükleyiciden : SMM, SPI, PCI, SCSI/ATA/IDE/DISK, USB, ACPI, ağ arayüzleri vb. için sürücüler içerir. Platform Bağımsız Sürücüleri Çalıştırın : İşletim sistemi ile donanım bileşenleri arasındaki iletişimi kolaylaştıran bir dizi hizmet sağlar. Hizmet Uygulaması (diğer adıyla Arayüz) : Sistem yapılandırması için bir kurulum menüsü sunar ve kullanıcıların önyükleme sırası, donanım tercihleri ve diğer sistem parametreleriyle ilgili ayarları düzenlemelerine olanak tanır. Kurulum Menüsü : Mevcut önyükleme ortamından yükü (muhtemelen işletim sistemini) bulup yükleme mekanizması. Önyükleme Mantığı BİYOGRAFİ BIOS'taki arayüz olarak bilinir. Bu işlevler donanım erişimi için bir dizi rutin sağlar, ancak sistemin belirli donanımında nasıl yürütüldüklerine dair belirli ayrıntılar kullanıcıdan gizlenir. BIOS hizmetleri/işlevleri/kesinti çağrıları 16-bit , x86 montaj dili talimatı aracılığıyla bir yazılım kesintisi çağırarak bunlara kolayca erişilebilir. 32-bit , değerlerinin işlenme şeklinin farklı olması nedeniyle neredeyse tüm BIOS hizmetleri kullanılamaz. Gerçek Mod'da INT Korumalı modda segment Bu arayüzün nasıl kullanılabileceğine dair bir örnek olarak adreslemesini kullanarak sektör tabanlı sabit disk ve disket okuma ve yazma hizmetleri sağlayan ( ) ele alalım. 2 sektörü (1024 bayt) okumak ve bunları bellek adresine yüklemek istediğimizi varsayalım, o zaman aşağıdaki kod çalıştırılabilir: , Silindir Kafalı Sektör (CHS) Disk Hizmetleri'ni INT 13h 0x9020 mov $0x02, %ah # Set BIOS read sector routine mov $0x00, %ch # Select cylinder 0 mov $0x00, %dh # Select head 0 [has a base of 0] mov $0x02, %cl # Select sector 2 (next after the # boot sector) [has a base of 1] mov $0x02, %al # Read 2 sectors mov $0x00, %bx # Set BX general register to 0 mov %bx, %es # Set ES segment register to 0 mov $0x9020, %bx # Load sectors to ES:BX (0:0x9020) int $0x13 # Start reading from drive jmp $0x9020 # Jump to loaded code Bu servisin SeaBios'ta nasıl yazıldığını merak ediyorsanız bakın. src/disk.c dosyasına BOOT aşaması Aygıtlardan (sektör sıfır) okuyarak (sabit disk, CD-ROM, disket vb. olabilir) aramaya başlar. ilk 512 baytlık sektörü önyüklenebilir bir aygıt BIOS'taki önyükleme dizisi, bulduğu ilk geçerli bilgisayarın fiziksel belleğine adresine yükler (İpucu: ve aynı fiziksel adresi ifade eder). Ana Önyükleme Kaydı'nı (MBR) 0x7C00 fiziksel 0x0000:0x7c00 0x7c0:0x0000 BIOS kontrolü yükün aktarır. Tüm yük kodunu içeremeyecek kadar küçük olan bu , yükün geri kalanını yükleme amacına hizmet eder. Bu noktada, yük BIOS tarafından ortaya çıkarılan arayüzü kullanabilir. ilk 512 baytına yüklenen sektör önyüklenebilir aygıttan dikkat çekicidir. BIOS - 1980'lerde gerçek IBM PC'lerde çalıştığı şekilde çalışır. Diğer üreticiler sadece ve IBM uyumlu BIOS'lar üretti. Sonuç olarak, BIOS üreticilerinin yeni BIOS işlevleri icat etmesini veya çakışan işlevlere sahip olmasını engelleyecek bir düzenleme yoktu. BIOS spesifikasyonlarının ilk günlerde var olmaması fiili bir standarttır tersine mühendislik uyguladı Birleşik Genişletilebilir Ürün Yazılımı Arayüzü (UEFI) Daha önce de belirtildiği gibi, UEFI'nin kendisi yalnızca bir spesifikasyondur ve birçok uygulaması vardır. En yaygın kullanılanı, UEFI ve PI spesifikasyonlarının açık kaynaklı bir olan . EDKII tek başına tam işlevli bir önyükleme yazılımı oluşturmak için yeterli olmasa da, çoğu ticari çözüm için sağlam bir temel sağlar. referans uygulaması TianoCore EDK II'dir Farklı desteklemek ve bir UEFI arayüzü sağlamak için projesi kullanılır. Sistemi UEFI ortamına hazırlamak için yapılan ilk kuruluma ve önyükleme yazılımı tarafından sağlanan platform bilgilerine güvenir. Birinci Aşama Önyükleyicileri UEFI Payload UEFI Payload, platformdan bağımsız olacak şekilde tasarlanmış ve aşamalarını kullanır. Farklı platformlara uyum sağlayabilen genel bir payload sunar. Çoğu durumda, herhangi bir özelleştirme veya platforma özgü ayarlama gerektirmez ve platform bilgilerini tüketerek olduğu gibi kullanılabilir. DXE BDS First-Stage Bootloader'dan : UEFI Payload'un Varyantları : Gerekli uygulamaya özgü platform bilgilerini çıkarmak için bir ayrıştırma kitaplığı gerektirir. Önyükleyici API'sini güncellerse, yükün de güncellenmesi gerekir. Eski UEFI Yükü : veya ortak bir görüntü biçimi olarak kullanarak takip eder. Bunları kendisi ayrıştırmak yerine, yük girişinde almayı bekler. Evrensel UEFI Yükü Yürütülebilir ve Bağlanabilir Biçim (ELF) Düz Görüntü Ağacı'nı (FIT) Evrensel Ölçeklenebilir Ürün Yazılımı (USF) Spesifikasyonunu Elden Çıkarma Bloklarını (HOB'ler) iyi çalışırken, EDK2 topluluğu endüstriyi doğru kaydırmaya çalışıyor. Payload'lar arasındaki seçim, donanım yazılımı bileşenlerinize bağlıdır. Örneğin, Legacy Payload'ı olmadan çalıştırmak mümkün değildir. Öte yandan, coreboot ile kullanmak, çevirmek için bir shim katmanı gerektirir; bu özellik yalnızca mevcuttur. Legacy UEFI Payload Evrensel UEFI Payload'a benim yamam Slim Bootloader'da SMM desteğiyle Universal Payload'ı coreboot tablolarını HOB'lara StarLabs EDK2 çatalında Arayüz Her UEFI uyumlu sistem, UEFI ortamında çalışan her koda (sürücüler, uygulamalar, işletim sistemi yükleyicileri) geçirilen bir sağlar. Bu veri yapısı, bir UEFI yürütülebilir dosyasının , ve bir dizi gibi erişmesine olanak tanır. Sistem Tablosu ACPI SMBIOS UEFI hizmeti sistem yapılandırma tablolarına Tablo yapısı dosyasında açıklanmıştır: MdePkg/Include/Uefi/UefiSpec.h typedef struct { EFI_TABLE_HEADER Hdr; CHAR16 *FirmwareVendor; UINT32 FirmwareRevision; EFI_HANDLE ConsoleInHandle; EFI_SIMPLE_TEXT_INPUT_PROTOCOL *ConIn; EFI_HANDLE ConsoleOutHandle; EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL *ConOut; EFI_HANDLE StandardErrorHandle; EFI_SIMPLE_TEXT_OUTPUT_PROTOCOL *StdErr; // // A pointer to the EFI Runtime Services Table. // EFI_RUNTIME_SERVICES *RuntimeServices; // // A pointer to the EFI Boot Services Table. // EFI_BOOT_SERVICES *BootServices; UINTN NumberOfTableEntries; EFI_CONFIGURATION_TABLE *ConfigurationTable; } EFI_SYSTEM_TABLE; Hizmetler şu türleri içerir: , ve . Önyükleme Hizmetleri Çalışma Zamanı Hizmetleri Protokoller tarafından sağlanan hizmetler UEFI, ayarlayarak aygıta erişimi soyutlar. Bu ve diğer modüllerin bunları bulmasına ve kullanmasına olanak tanıyan ile tanımlanır. Önyükleme Hizmetleri aracılığıyla keşfedilebilirler. UEFI Protokollerini protokoller, işlev işaretçileri içeren veri yapılarıdır Küresel Benzersiz Tanımlayıcı (GUID) Bir bu protokolleri üretir ve gerçek işlevler (işaretçiler değil!) sürücünün kendisinde bulunur. Bu mekanizma, UEFI ortamındaki farklı bileşenlerin birbirleriyle iletişim kurmasını sağlar ve işletim sisteminin kendi sürücülerini yüklemeden önce cihazlarla etkileşime girebilmesini sağlar. UEFI sürücüsü Bazı protokoller önceden tanımlanmış ve UEFI spesifikasyonunda açıklanmış olsa da, aygıt yazılımı satıcıları bir platformun işlevselliğini genişletmek için . kendi özel protokollerini de oluşturabilirler Önyükleme Hizmetleri önyükleme sırasında kullanılabilen işlevler sağlayın. Bu hizmetler, işlevi çağrılana kadar kullanılabilir kalır ( ). Yalnızca EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices() MdeModulePkg/Core/Dxe/DxeMain/DxeMain.c Tüm önyükleme hizmetlerine ait işaretçiler ( ) saklanır: Önyükleme Hizmetleri Tablosunda MdePkg/Include/Uefi/UefiSpec.h typedef struct { EFI_TABLE_HEADER Hdr; ... EFI_GET_MEMORY_MAP GetMemoryMap; EFI_ALLOCATE_POOL AllocatePool; EFI_FREE_POOL FreePool; ... EFI_HANDLE_PROTOCOL HandleProtocol; ... EFI_EXIT_BOOT_SERVICES ExitBootServices; ... } EFI_BOOT_SERVICES; Çalışma Zamanı Hizmetleri İşletim Sistemi çalışırken hala erişilebilir olan asgari bir hizmet kümesi vardır. Önyükleme Hizmetlerinin aksine, bu hizmetler herhangi bir yük (örneğin, işletim sistemi önyükleyicisi) çağrısı yoluyla platformun kontrolünü ele geçirdikten sonra bile geçerlidir. EFI_BOOT_SERVICES.ExitBootServices() Tüm çalışma zamanı hizmetlerine ait işaretçiler ( ) saklanır: Çalışma Zamanı Hizmetleri Tablosunda MdePkg/Include/Uefi/UefiSpec.h typedef struct { EFI_TABLE_HEADER Hdr; ... EFI_GET_TIME GetTime; EFI_SET_TIME SetTime; ... EFI_GET_VARIABLE GetVariable; EFI_GET_NEXT_VARIABLE_NAME GetNextVariableName; EFI_SET_VARIABLE SetVariable; ... EFI_GET_NEXT_HIGH_MONO_COUNT GetNextHighMonotonicCount; EFI_RESET_SYSTEM ResetSystem; ... } EFI_RUNTIME_SERVICES; Aşağıdaki resim önyükleme ve çalışma zamanı hizmetlerinin zaman çizelgesini gösterir, böylece her birinin tam olarak ne zaman etkin olduğunu görebilirsiniz. Önyükleme Aygıtı Seçimi (BDS) Aşaması UEFI spesifikasyonu adı verilen bir önyükleme politikası motoru tanımlar. belirli bir sırayla yüklemeye çalışacaktır. Bu sıra ve diğer ayarlar, küresel değiştirilerek yapılandırılabilir. Bunlardan en önemlilerini tartışalım: , UEFI önyükleme yöneticisi UEFI uygulamalarını NVRAM (uçucu olmayan rastgele erişimli bellek) Değişkenleri ( benzersiz bir onaltılık değerle değiştirilir) — bir önyükleme/yükleme seçeneği. Boot#### #### — şu anda çalışan sistemi başlatmak için kullanılan önyükleme seçeneği. BootCurrent — yalnızca bir sonraki önyükleme için önyükleme seçeneği. Bu, yalnızca bir önyükleme için değiştirir ve ilk kullanımdan sonra önyükleme yöneticisi tarafından silinir. Bu, değiştirmeden bir sonraki önyükleme davranışını değiştirmenize olanak tanır. BootNext BootOrder BootOrder — sıralı önyükleme seçeneği yükleme listesi. Önyükleme yöneticisi bu listedeki ilk etkin seçeneği önyüklemeye çalışır. Başarısız olursa, bir sonraki seçeneği dener ve bu böyle devam eder. BootOrder — önyükleme yöneticisi tarafından desteklenen önyükleme seçeneklerinin türleri. BootOptionSupport — aygıt yazılımının önyükleme yöneticileri, veya başlatma değerini otomatik olarak seçmeden önce saniyeler cinsinden zaman aşımına uğrar. Timeout BootNext BootOrder Bu değişkenler kullanılarak Linux'tan kolayca elde edilebilir: efibootmgr(8) [root@localhost ~]# efibootmgr BootCurrent: 0000 Timeout: 5 seconds BootOrder: 0000,0001,2001,2002,2003 Boot0000* ARCHLINUX HD(5,GPT,d03ca3cf-1511-d94e-8400-c7a125866442,0x40164000,0x100000)/File(\EFI\ARCHLINUX\grubx64.efi) Boot0001* Windows Boot Manager HD(1,GPT,6f185443-09fc-4f15-afdf-01c523565e52,0x800,0x32000)/File(\EFI\Microsoft\Boot\bootmgfw.efi)57a94e544f5753000100000088900100780000004200430044039f0a42004a004500430054003d007b00390064006500610038003600320063002d1139006300640064002d0034006500370030102d0061006300630031002d006600330032006200330034003400640034003700390035007d00000033000300000710000000040000007fff0400 Boot0002* ARCHLINUX HD(5,GPT,d03ca3cf-1511-d94e-8400-c7a125866442,0x40164000,0x100000) Boot2001* EFI USB Device RC Boot2002* EFI DVD/CDROM RC Boot2003* EFI Network RC Yukarıdaki kod parçasına güvenerek önyüklemeye bir göz atalım. UEFI, listesini yinelemeye başlayacaktır. Listedeki her giriş için, karşılık gelen bir değişkeni arar — 0000 için , 2003 için , vb. Değişken yoksa, bir sonraki girişe devam eder. Değişken varsa, değişkenin içeriğini okur. Her önyükleme seçeneği değişkeni, değişken uzunluktaki alanlardan oluşan bayt paketli bir arabellek olan bir tanımlayıcısı içerir (sadece veri yapısıdır). BootOrder Boot#### Boot0000 Boot2003 EFI_LOAD_OPTION Veri yapısı [MdePkg/Include/Uefi/UefiSpec.h] adresinde açıklanmıştır [ ] https://github.com/tianocore/edk2/blob/edk2-stable202405/MdePkg/Include/Uefi/UefiSpec.h#L2122 typedef struct _EFI_LOAD_OPTION { /// The attributes for this load option entry. UINT32 Attributes; /// Length in bytes of the FilePathList. UINT16 FilePathListLength; /// The user readable description for the load option. /// Example: 'ARCHLINUX' / 'Windows Boot Manager' / `EFI USB Device` // CHAR16 Description[]; /// A packed array of UEFI device paths. /// Example: 'HD(5,GPT,d03ca3cf-1511-d94e-8400-c7a125866442,0x40164000,0x100000)/File(\EFI\ARCHLINUX\grubx64.efi)' // EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL FilePathList[]; /// The remaining bytes in the load option descriptor are a binary data buffer that is passed to the loaded image. /// Example: '57a9...0400' in Boot0001 variable // UINT8 OptionalData[]; } EFI_LOAD_OPTION; Bu noktada, aygıt yazılımı bir ( ) inceleyecektir. Çoğu durumda, bilgisayarımız bir depolama aygıtından (Sabit Sürücü/SSD/NVMe/vb.) başlatılır. Bu nedenle, düğümünü içerecektir. Aygıt Yolunu EFI_DEVICE_PATH_PROTOCOL Aygıt yolu HD(Partition Number, Type, Signature, Start sector, Size in sectors) — (1) veya (2) anahtar sözcükleriyle bölümleme şeması için kullanılan biçimi belirtir. Tür MBR GPT — Tür ise 4 baytlık bir MBR imzası veya Tür ise 16 baytlık bir . İmza MBR GPT UUID : Diğer yolların nasıl çevrileceğiyle ilgileniyorsanız, okuyun. Not UEFI Spesifikasyonu v2.10, 10.6.1.6 Metin Aygıtı Düğüm Referansı'nı UEFI diske bakacak ve düğümle eşleşen bir bölümü olup olmadığına bakacaktır. Varsa, onu olarak işaretleyen belirli bir ile etiketlenmelidir. Bu, belirli sürümüne dayalı bir dosya sistemiyle biçimlendirilmiştir ve olarak adlandırılmıştır; aslında, bu yalnızca normal bir . EFI Sistem Bölümü (ESP) Küresel Benzersiz Tanımlayıcı (GUID) FAT dosya sisteminin EFI Dosya Sistemi FAT12/16/32'dir : dosyasına açık bir yol içeriyorsa, UEFI o belirli dosyayı arayacaktır. Örneğin, seçeneği içerir. Yerel önyükleme Aygıt Yolu, File(\Path\To\The\File.efi) Boot0000 File(\EFI\ARCHLINUX\grubx64.efi) : basitçe bir diske işaret ediyorsa, bu gibi durumlarda, aygıt yazılımı mimariye dayalı bir kullanacaktır — ( için veya / için ). Bu mekanizma (örneğin, bir USB sürücü) UEFI'de çalışmasına izin verir; sadece bir kullanırlar. Örneğin, seçeneği bu mekanizmayı kullanacaktır. Geri dönüş önyüklemesi Aygıt Yolu geri dönüş önyükleme yolu \EFI\BOOT\BOOT{arch}.EFI amd64 BOOTx64.EFI i386 IA32 BOOTia32.EFI , önyüklenebilir çıkarılabilir medyanın geri dönüş önyükleme yolu Boot0002 Yukarıda belirtilen tüm seçenekleri, örnek çıktısında görüntülenen önyükleme seçeneklerine atıfta bulunur. Not: Boot#### efibootmgr'nin Her iki durumda da, ( , UEFI Kabuğu, yardımcı yazılım, Sistem kurulumu ve benzeri olabilir) belleğe yükleyecektir. Bu anda, kontrol giriş noktasına aktarılır. aksine, kontrolü aygıt yazılımına geri verebilir (uygulamanın sistemin kontrolünü ele geçirdiği durum hariç). Bu olursa veya bir şey ters giderse, bir sonraki girişine geçer ve tam olarak aynı işlemi izler. UEFI Önyükleme Yöneticisi UEFI Uygulamasını işletim sistemi önyükleyicisi UEFI uygulamasının BIOS'un UEFI uygulaması Önyükleme Yöneticisi Boot#### Belirtim, veritabanı değişkenlerini otomatik olarak koruyabileceğini belirtir. Bu, başvurulmayan veya ayrıştırılamayan yükleme seçeneği değişkenlerini kaldırmayı içerir. Ek olarak, karşılık gelen yükleme seçeneği değişkenleri olmadan herhangi bir yükleme seçeneğini kaldırmak için herhangi bir sıralı listeyi yeniden yazabilir. önyükleme yöneticisinin Yukarıdaki metin açıklar. Ayrıca, UEFI aygıt yazılımı, BIOS'u taklit eden modunda çalışabilir. UEFI önyüklemesini Uyumluluk Destek Modülü (CSM) İşletim Sistemi Önyükleyicisi Donanım yazılımı (genellikle ) tarafından başlatılan ve için arayüzünü kullanan bir yazılım parçası. Bir işletim sistemi kadar karmaşık olabilir ve şu gibi özellikler sunar: İkinci Aşama Önyükleyici işletim sistemi çekirdeğini yüklemek Çeşitli dosya sistemlerinden okuma (HFS+, ext4, XFS, vb.) Bir ağ üzerinden etkileşim (örneğin, TFTP, HTTP) uyumlu çekirdeklerin önyüklenmesi Çoklu önyüklemeyle Zincir yükleme İlk ramdiskler yükleniyor ( ) initrd Ve daha fazlası! Bu programların genel tasarımları bu makalenin kapsamı dışındadır. Popüler işletim sistemi önyükleyicilerinin ayrıntılı bir karşılaştırması için ve başvurabilirsiniz. ArchLinux wiki Wikipedia makalesine Windows sistemi olarak bilinen tescilli işletim sistemi önyükleyicisini kullanır. , Windows Önyükleme Yöneticisi (BOOTMGR) Donanım yazılımı artık bir kod parçası değil. haline geldi ve güncel eğilimler buna katkıda bulunuyor. Üzerinde , ve diğer birçok ilginç uygulamayı çalıştırabiliriz. küçük, karmaşık Çok büyük miktarda karmaşık kod Doom Twitter Genel mimariyi anlamak, bu bileşenleri zihninizde düzenlemenize yardımcı olur. Mevcut donanım yazılımının tasarımını inceleyerek, bir bilgisayar her açıldığında ortaya çıkan büyüleyici sürece dair fikir edinirsiniz. Bu yukarıdan aşağıya bakış açısı, yalnızca her bir parçanın rolünü açıklığa kavuşturmakla kalmaz, aynı zamanda modern donanım yazılımı sistemlerinin karmaşık ve gelişen doğasını da vurgular. Kaynaklar UEFI Spesifikasyonu Sürüm 2.10 UEFI Platform Başlatma Spesifikasyonu Sürüm 1.8 (Errata A) EDK II Belgeleri Slim Bootloader Projesi Belgeleri UEFI önyükleme: Peki bu nasıl çalışıyor? Modern UEFI tabanlı platform önyüklemesini anlama Intel Galileo'da UEFI Önyükleme Dizisinin Anatomisi Bazı yaygın mimarilerdeki disk aygıtı "yolları" hakkında çok basit bir not. Bilgisayarlar Nasıl Önyüklenir