操作系统基础杂项

〇、写在之前

来源为 OSDEV CN 的RSDP、APIC、ACPI等内容

一、Basic I

1.1 RSDP

即 Root System Description Pointer, 根系统描述指针

是ACPI编程接口中使用的数据结构

ACPI 1.0中具有以下结构：

struct RSDPDescriptor {
    char Signature[8];
    uint8_t Checksum;
    char OEMID[6];
    uint8_t Revision;
    uint32_t RsdtAddress;
} __attribute__ ((packed));

ACPI 2.0 中为如下结构：

struct RSDPDescriptor20 {
	RSDPDescriptor firstPart;

	uint32_t Length;
	uint64_t XsdtAddress;
	uint8_t ExtendedChecksum;
	uint8_t reserved[3];
} __attribute__ ((packed));

BIOS

RSDP位于EBDA（扩展BIOS数据区-Extended BIOS Data Area）的前1KB内（指向它的2字节实模式段指针位于0x40E）， 或在0x000E0000到0x000FFFFF的内存区域(主BIOS区域低于1 MB)中。 要查找表，操作系统必须在两个区域之一中找到 “RSD PTR” 字符串 (注意最后一个空格字符)。 此签名始终位于16字节边界上。

UEFI

如果您使用的是UEFI，您可以在EFI_SYSTEM_TABLE中的某个地方找到它。 因此，没有必要搜索内存。

查找RSDP的标准方法在UEFI系统上可能不起作用。 因此，在EFI_SYSTEM_TABLE中找到它是正确且可靠的方法 (请参阅ACPI 6.2 5.2.5.2节 “在启用UEFI的系统上查找RSDP”)。

当使用符合multiboot2的加载程序引导时，RSDP的副本分别包含在ACPI new RSDP或ACPI old RSDP标记中。

校验和验证

在依赖RSDP之前，您应该检查校验和是否有效。 对于 ACPI 1.0 (第一个结构)，将结构中的每个字节相加，并确保结果的最低字节等于零。 对于ACPI 2.0及以后，您将对第二个结构的原始 (ACPI 1.0) 部分执行完全相同的操作，然后对属于ACPI 2.0扩展的部分的字段再次执行此操作。

字段解释

1.0 开始包含的

• 签名（Signature）：此8字节字符串（非NULL终止！）必须包含“RSD PTR”。 位于16字节边界上

• 校验和（Checksum）：要添加到所有其他字节的值，以计算表的校验和。如果该值加在所有其他值上并强制转换为字节不等于0,则必须忽略该表。

• OEMID ：OEM提供的标识OEM的字符串

• 修订版（Revision）：ACPI的修订。较大的修订编号向后兼容较低的修订编号。

• Rsdt地址：RSDT表的32位物理地址。

2.0 开始有的

• 长度（Length）：从偏移0到末尾的整个表的大小
• Xsdt地址：XSDT表的64位物理地址。如果检测到ACPI 2.0版本，即使在IA-32上，也应该使用此表而不是RSDT,将地址强制转换为uint32_t。
• 扩展校验和（Extended Checksum）：这个字段用来计算整个表的校验和，包含两个checksum字段
• 保留：读取时要忽略的3个字节，并且不应该被写入

1.2 APIC

即 Advanced Programmable Interrupt Controller,高级可编程中断控制器，为针对旧版PIC（8259）的最新英特尔标准。被用于多处理器系统，是所有最新的英特尔（和兼容的）处理器的组成部分。APIC用于复杂的中断重定向，以及在处理器之间发送中断。使用旧的PIC归规范无法实现这些功能。

1.2.1 检测

CPUID.01h:EDX [位9] 标志指定CPU是否具有内置的本地APIC。 通过解析MADT，可以找到系统上的所有APIC（本地APIC和IO APIC）。

1.2.2 本地APIC和IO-APIC

在基于APIC的系统中，每个CPU由 “核心(core)” 和 “本地APIC(local APIC)” 组成。 本地APIC负责处理特定于cpu的中断配置。 除此之外，它还包含“本地向量表（LVT）”，将“内部时钟”和其他“本地”中断源等事件转换为中断向量 (例如，LocalINT1管脚可以通过在LVT的相应条目中存储“2”来引发NMI异常)。

有关本地APIC的更多信息，请参见 Intel Intel系统编程指南，第3A卷第1部分 的第10章。

此外，还有一个I/O APIC（例如intel 82093AA），它是芯片组的一部分，提供多处理器中断管理，将静态和动态对称中断分布整合到所有处理器中。 在具有多个I/O子系统的系统中，每个子系统可以有自己的一组中断。

每个中断引脚都可以单独编程为边缘触发或电平触发。 每个中断都可以指定中断向量和中断控制信息。 间接寄存器访问方案优化了访问I/O APIC内部寄存器所需的存储空间。 为了在分配内存空间使用量时增加系统灵活性，I/O APIC的两个寄存器内存空间是可重定位的，但默认为0xFEC00000。

APIC的英特尔标准可在英特尔网站上的“多处理器规范”类别下找到，或者只需这个PDF文件。

1.3 ACPI

二、Basic II

2.1 BIOS

2.2 UEFI

2.3 MBR

2.4 GPT

三、Basic III