CN100504779C - 一种加速bios运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种利用作为RAM的高速缓存加速BIOS运行的方法，包括：在计算机上电后，CPU从BIOS Flash ROM中读取第一条指令，开始运行BIOS程序；CPU打开高速缓存的非逐出模式NEM，初始化作为RAM的高速缓存CAR；CPU将BIOS程序从BIOS Flash ROM中复制到CAR空间中，完全在CAR空间中运行BIOS程序，在CAR空间BIOS程序运行的最后，CPU初始化系统内存；系统内存初始化完成后，CPU重新从Flash ROM中读取BIOS程序，把尚未运行的BIOS程序模块从BIOS Flash ROM中复制到系统内存中，从系统内存中运行BIOS程序，完成计算机平台的初始化。

Description

一种加速BIOS运行的方法
技术领域
本发明涉及计算机领域，更具体地，涉及一种利用作为RAM的高速缓存(Cache as RAM，缩写为“CAR”)加速BIOS运行的方法。
背景技术
现有的计算机系统在上电后，CPU通过低速总线(如ISA、LPC、FWH等)从BIOS Flash ROM中读取第一条指令，并开始运行BIOS；BIOS对CPU、芯片组和外围设备进行一些简单的上电初始化后，开始初始化内存；等到内存初始化完毕后，CPU才把BIOS主程序从Flash ROM复制到系统内存中，然后从内存中读取指令，从而提高BIOS的运行速度。
中国专利申请CN03156907.2、中国专利CN1641580等通过以CPU高速缓存映射BIOS程序运行所使用的内存区域，提高访问内存的速度，从而加速BIOS程序的运行。
中国专利申请CN03156907.2和中国专利CN1641580公开了一种加速运行BIOS的方法，该方法利用CPU高速缓存映射BIOS程序所使用的内存区域，CPU在运行BIOS程序时，如果“读命中”(Cache Hit)时，则直接从高速缓存中读取BIOS指令，而不需要从系统内存中读取，因而可以加速BIOS程序的运行。
美国专利申请US2003/023812公开了一种加速运行外插卡选项ROM的方法，该方法中BIOS要运行某个外插卡的选项ROM时，把该选项ROM复制到系统内存中，然后用CPU高速缓存映射该内存区域，从而加快了选项ROM的运行。
上述方法存在以下两个缺点：
(一)只有系统内存可用后，才可以应用上述方案。但在BIOS运行初期，系统内存是不可用的，因此上述方案无法应用。
(二)即使应用了上述方案，CPU在读取BIOS程序时，也无法保证完全的“Cache Hit”，此时CPU仍然需要从系统内存中读取BIOS程序。
为了解决上述问题，加速BIOS运行，本发明提出了一种方法：把CPU的高速缓存设置成RAM(随机存取存储器)使用，这样在系统内存不可用时，也可以在这段RAM空间中运行BIOS，从而大大加快了BIOS的运行。
发明内容
新型的CPU(如Intel的Prescott、Nocona等)增加了一个新的高速缓存属性NEM(No-Eviction Mode，非逐出模式)，该属性允许程序把CPU的高速缓存设置成一段RAM空间使用，即所谓的CAR(Cache—as-RAM，作为RAM的高速缓存)。利用NEM属性，计算机在上电后，BIOS通过初始化CPU的相关寄存器，打开高速缓存的CAR功能；然后把BIOS程序从Flash ROM复制到CPU高速缓存中，并直接从高速缓存中读取BIOS指令；直到大部分BIOS程序运行完毕后，再初始化系统内存；系统内存初始化完毕后，通过设置CPU的相关寄存器，关闭CAR功能，CPU从系统内存读取BIOS指令，完成全部的BIOS程序。
因此，根据本发明，提出了一种利用作为RAM的高速缓存加速BIOS运行的方法，包括以下步骤：CPU从BIOS Flash ROM中读取第一条指令，开始运行BIOS程序；CPU打开高速缓存的非逐出模式NEM，初始化作为RAM的高速缓存CAR；CPU将BIOS程序从BIOS Flash ROM中复制到CAR空间中，完全在CAR空间中运行BIOS程序，在CAR空间BIOS程序运行的最后，CPU初始化系统内存；系统内存初始化完成后，CPU重新从Flash ROM中读取BIOS程序；在使用系统内存之前，BIOS关闭高速缓存的NEM模式，关闭CAR功能，并把高速缓存恢复到缺省状态；CPU把尚未运行的BIOS程序模块从BIOS Flash ROM中复制到系统内存中；以及CPU从系统内存中运行BIOS程序，完成计算机平台的初始化。
相对于现有的技术本发明具有以下优势：
(一)本发明在BIOS运行初期就把CPU高速缓存设置成RAM使用，然后把BIOS程序复制到这段RAM空间中，因此即使在系统内存不可用时，CPU也不必通过低速总线逐个获得BIOS指令。
(二)本发明把BIOS程序复制到高速缓存后，CPU完全从高速缓存中运行BIOS程序，因为不存在“读命中”失败的问题，因此与通过高速缓存映射系统内存的方法相比，速度得到了较大的提高。
附图说明
下面将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述，其中：
图1是本发明利用NEM加速BIOS运行的方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。应该指出，所描述的实施例仅是为了说明的目的，而不是对本发明范围的限制。所描述的各种数值并非用于限定本发明，这些数值可以根据本领域普通技术人员的需要进行任何适当的修改。
图1是本发明利用NEM加速BIOS运行的方法的流程图。
当计算机上电时，CPU处于实模式状态，缺省的CS(代码段寄存器)：IP(指令指针)指向了BIOS Flash ROM。也就是说，系统上电后CPU从BIOS Flash ROM中读取第一条指令，开始运行BIOS程序(S10)。
CPU初始化16位Big-Real模式(即16位代码/32位地址模式)，此时DS(数据段寄存器)、ES(附加段寄存器)、FS(标志段寄存器)、GS(全局段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)段寄存器值为0，CPU有能力寻址0～4GB大小的内存空间；但CPU的取指仍然是16位的CS：IP模式(S11)。
CPU打开高速缓存的NEM(No-Eviction Mode，非逐出模式)模式，初始化Cache-As-RAM(作为RAM的高速缓存，CAR)，并为CAR空间指定一个基地址。此后对CAR空间的操作都基于该基地址(S12)。
CPU将BIOS程序从BIOS Flash ROM中复制到CAR空间中，并且设置BIOS程序从Flash ROM跳转进入CAR的入口点(Entry)和BIOS程序从CAR返回Flash ROM的返回入口点(Return Entry)(S13)。
CPU切换到32位的保护模式，此时CPU无论是取指还是寻址都完全处于32位的模式(即所谓的USE32模式)，以便CPU可以从CAR空间运行BIOS程序(S14)。
CPU通过运行一个“Far Jump”指令，从Flash ROM跳转到CAR空间中的程序入口点(Entry)，此后CPU完全在CAR空间中运行BIOS程序(S15)。
CPU运行在32位的保护模式下，从CAR空间读取并运行BIOS程序，同时保存程序运行的中间结果(S16)。
在CAR空间BIOS程序运行的最后，CPU初始化系统内存(S17)。
系统内存初始化完成后，CPU切换回16位的Big-Real模式(USE16代码/USE32数据)，以便退出CAR空间(S18)。
CPU再次通过“Far Jump”指令，从CAR空间跳转到Flash ROM中的返回入口点(Return Entry)，CPU又重新从Flash ROM中读取BIOS程序(S19)。
在使用系统内存之前，BIOS关闭高速缓存的NEM模式，关闭Cache-As-RAM功能，并把高速缓存恢复到缺省状态(S20)。
CPU把尚未运行的BIOS模块从BIOS Flash ROM中复制到系统内存中(S21)。
再次通过跳转指令，使CPU从系统内存中运行BIOS程序，而不再从BIOS Flash ROM中读取BIOS指令。CPU从系统内存运行所有的BIOS程序，完成计算机平台的初始化，并最终进入OS或进入Shell环境(S22)。
最后所应说明的是：以上实施例仅仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种加速BIOS运行的方法，包括以下步骤：
1)CPU从BIOS Flash ROM中读取第一条指令，开始运行BIOS程序；
2)CPU打开高速缓存的非逐出模式NEM，初始化作为RAM的高速缓存CAR；
3)CPU将BIOS程序从BIOS Flash ROM中复制到CAR空间中，完全在CAR空间中运行BIOS程序；
4)在CAR空间BIOS程序运行的最后，CPU初始化系统内存；
5)系统内存初始化完成后，CPU重新从BIOS Flash ROM中读取BIOS程序；
6)CPU把尚未运行的BIOS程序模块从BIOS Flash ROM中复制到系统内存中；以及
7)CPU从系统内存中运行BIOS程序，完成计算机的初始化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于初始化CAR的步骤包括：为CAR空间指定一个基地址，并且此后对CAR空间的操作都基于所述基地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于将BIOS程序复制到CAR空间中的步骤包括：设置BIOS程序从BIOS Flash ROM跳转进入CAR的入口点和BIOS程序从CAR返回BIOS Flash ROM的返回入口点。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于CPU完全在CAR空间中运行BIOS程序的步骤包括：通过运行“Far Jump”指令，从BIOS FlashROM跳转到CAR空间中的入口点。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于CPU重新从Flash ROM中读取BIOS程序的步骤包括：通过“Far Jump”指令，从CAR空间跳转到BIOS Flash ROM中的返回入口点。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于CPU在16位的Big-Real模式下，从BIOS Flash ROM中读取BIOS程序；以及CPU在32位的保护模式下，从CAR空间中读取和运行BIOS程序。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤6)之前，BIOS关闭高速缓存的NEM模式，关闭CAR功能，并把高速缓存恢复到缺省状态。
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