计算机系统 = 状态机

程序员如何控制计算机系统？

• 仅有 RESET 状态是不够的
• 答案：计算机系统会和 System Programmers 达成约定

如果你把代码放在某个位置，它就会被执行

• 随着计算机发展形成的约定

Firmware

“固件”

• 厂商 “固定” 在计算机系统里的代码
  • 早期：固件是 ROM
  • 想升级？换芯片！

Firmware 的功能

• 运行程序前的计算机系统配置
  • CPU 电压、内存时序、接口开关……
  • (这些配置要生效可能需要重启计算机)
• 不严格地说，加载操作系统
  • QEMU：可以绕过 Firmware 直接加载操作系统 (RTFM)

Firmware：配置计算机系统

Firmware：加载存储设备上的引导程序

• qemu-system-x86_64 可以看到 Firmware 打印的日志 (QEMU 也可以用 OVMF 支持 UEFI 启动)

Firmware：就是一段代码

一个小 “操作系统”

• CPU Reset 后初始化硬件；对接操作系统 Boot Loader

Legacy BIOS (Basic I/O System)

• IBM PC 所有设备/BIOS 中断是有 specification 的
  • 16-bit DOS 时代 BIOS 常驻内存，提供 I/O 等功能
• 成就了百花齐放的 “兼容机” 时代
  • AMI 和 Phoenix BIOS, 等都活到了今天！

UEFI (Unified Extensible Firmware Interface)

• 提供更丰富的支持 (例如设备驱动程序)：指纹锁、山寨网卡上的 PXE 网络启动、USB 蓝牙转接器连接的蓝牙键盘……

小插曲：梦回 1998

Firmware 通常是只读的 (当然……)

• (它可是接管了 CPU Reset)

但是 Firmware 也需要更新

• Intel 430TX (Pentium) 芯片组允许写入 (更新) PROM
  • 在这个时代，大家还没意识到问题……
  • 有些主板有写保护的跳线 (但默认可写)
• 为防止 Bug 损坏 Firmware
  • 只要向 BIOS 写入特定序列，写保护即打开
  • 但这个序列就在手册里 ……

有一个和你们差不多大的青年

“……CIH 病毒完全是他一人设计的，目的是想出一家在广告上吹嘘 “百分之百防毒软件” 的洋相……”

历史上影响最大的病毒之一：它可以破坏硬件！

• 坏了就只能拆主板，换 EEPROM 啦！
• cih-1.4.asm; 当年作者被捕，未被定罪 (时年 23 岁)

UEFI Firmware 与程序员的约定

一块磁盘需要满足什么条件，才能被 UEFI 固件识别并启动上面的操作系统？

今天只要提问、提问、提问就行了！

• 你可以一边追问，一边用命令行工具制作 UEFI 启动盘！

可以看一看我们的系统里的 EFI 分区吗？

• 当然可以了！