[发明专利]模块化计算机固件及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种模块化计算机固件及其实现方法，尤其是一种占用低容量存储空间的模块化计算机固件及其实现方法。

背景技术

固件(Firmware)是一般存储于设备中的EEPROM或FLASH芯片中的程序，通俗的理解就是“固化的软件”。固件担任着一个系统最基础最底层工作的软件。而在硬件设备中，固件就是硬件设备的灵魂，因为一些硬件设备除了固件以外没有其它软件组成，因此固件也就决定着硬件设备的功能及性能。

计算机固件俗称BIOS(Basic Input Output System)，中文名称为“基本输入输出系统”，它是一组固化到计算机内主板上一个ROM芯片上的程序，它保存着计算机最重要的基本输入输出的程序、系统设置信息、开机后自检程序和系统自启动程序。其主要功能是为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制。

因为硬件发展迅速，传统式(Legacy)BIOS已经不能满足进步的需求，现在已发展出最新的EFI(Extensible Firmware Interface)可扩展固件接口，它只包含接口格式的定义，不含实现，是一个规范，它定义了用于接替(Legacy)Bios的新一代Firmware的结构和对外接口，从而实现了固件的高度可扩展性、可维护性，缩短了固件开发周期。

与BIOS显著不同的是，UEFI是用模块化、集中调度机制、动态链接的形式构建系统，它比BIOS更易于实现，容错和纠错特性也更强，从而缩短了系统研发的时间。更加重要的是，它运行于32位或64位模式，突破了传统16位代码的寻址能力，达到处理器的最大寻址，此举克服了BIOS代码运行缓慢的弊端。

UEFI框架主要包含两部分，一是PEI(EFI预初始化)，另一部分是驱动执行环境(DXE)。系统加电后最先被执行的阶段是SEC阶段，即安全性阶段，是CPU被Reset后，从在实模式下的线性地址0xffff0处执行的第一条指令开始，直到将控制权交给PEI阶段所执行的代码。PEI主要是用来检测启动模式、加载主存储器初始化模块、检测和加载驱动执行环境核心。DXE是设备初始化的主要环节，它提供了设备驱动和协议接口环境界面。DXE阶段后是BDS阶段，即启动设备选择阶段，该阶段尝试从可用的启动设备来启动操作系统，BDS阶段是将控制权交给操作系统的最后一个阶段。UEFI固件的文件系统格式为Firmware Volume，简称FV。

现有的模块化计算机固件的实现，需要把所有的模块全部存储在EEPROM或FLASH中，执行期间只能从EEPROM或FLASH中加载模块，这就要求EEPROM或FLASH的空间足够大。但是对于一些嵌入式平台或者其他EEPROM或FLASH空间较小的，又不能动态调整的平台，这种存储限制，是一个比较难以克服的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种占用内部存储空间低，有利于外围功能扩展，降低调试复杂度，提高开发效率的模块化计算机固件和其实现方法。

本发明提供的一种模块化计算机固件，包括：核心模块，用以构建模块化计算机固件运行机制的必要环境；外围模块，用以实现平台的外围设备驱动和平台增值服务功能；过渡模块，用以调度外围模块；核心模块与过渡模块存储于内部存储器，外围模块存储于外部存储器；核心模块运行完毕，执行过渡模块，过渡模块运行完毕后进入BDS阶段。

可选的，本发明提供的模块化计算机固件，其核心模块包括：DXE阶段之前所需的模块；构建模块化计算机固件基础执行环境的模块；涉及平台基础架构的模块；涉及外部存储器的设备的模块。

可选的，本发明提供的模块化计算机固件，其DXE阶段之前所需的模块包括：SEC阶段核心模块；SEC阶段到DXE阶段的过渡模块。

可选的，本发明提供的模块化计算机固件，其构建模块化计算机固件基础执行环境的模块包括：DEX阶段核心模块；PCD管理模块；运行时环境初始化模块；安全验证模块；运行时BIOS更新模块；固件文件系统卷服务模块；变量容错写模块；变量管理模块；单调计数模块；简单文本输出模块；磁盘输入输出模块；块设备分区管理模块；Unicode字符支持模块；FAT文件系统模块；人机接口数据库模块。

可选的，本发明提供的模块化计算机固件，其涉及平台架构的模块包括：CPU管理模块；定时器模块；中断管理模块；看门狗定时器模块；平台重启模块；节拍器模块；时钟管理模块；南桥初始化模块；PCI主桥驱动模块；PCI总线驱动模块。