Черновик:coreboot

coreboot

Микропрограмма (BIOS)

Разработчик:: Ronald G. Minnich

Текущая версия:: v4

Тестовая версия:: v3

Лицензия:: GNU General Public License

coreboot.org

Шаблон: п·о·и

Форма: о·с

coreboot (ранее LinuxBIOS) — проект по созданию свободного программного обеспечения, одобренный Free Software Foundation. Целью проекта является замена проприетарных и закрытых BIOS, используемых большинством персональных компьютеров, на легковесный BIOS, предназначенный исключительно для загрузки и запуска современных 32 и 64 разрядных операционных систем. Проект LinuxBIOS был начат зимой 1999 года в лаборатории Advanced Computing Laboratory в Лос-Аламосе (см. Лос-Аламосская национальная лаборатория). Результаты работы проекта распространяются на условиях GNU GPL.

Общие сведения[править | править код]

Ronald G. Minnich показывает рост числа пользователей Linuxbios

Типичная задача coreboot — загружать ядро Linux, но, кроме этого, coreboot может загружать и запускать исполняемые файлы в формате ELF, обычно называемые «полезной нагрузкой» (англ. payload). В качестве полезной нагрузки могут выступать, например, Etherboot, который способен загрузить Linux по сети или SeaBIOS — свободная реализация BIOS, позволяющая загружать Windows 2000/XP/Vista/7 и *BSD системы (ранее для этого использовалась нагрузка ADLO). Coreboot может загрузить операционную систему с любого поддерживаемого устройства, такого как Myrinet, QsNet, или SCSI.

Coreboot производит инициализацию аппаратного обеспечения, которую не может выполнить операционная система, после чего передаёт управление ядру ОС, предоставляя ему возможность завершить инициализацию аппаратуры.

Coreboot поддерживает платформы PowerPC и x86.

Уникальной особенностью coreboot является то, что версия для x86 начинает работать в 32-разрядном режиме после выполнения всего лишь шестнадцати инструкций процессора, в то время как типичные BIOS для платформы x86 работают исключительно в 16-разрядном режиме. Работа в 32-разрядном режиме делает загрузку с LinuxBIOS очень быстрой (в настоящее время рекорд холодного старта с LinuxBIOS составляет около 3 секунд).

Хотя в названии LinuxBIOS присутствовало слово Linux, LinuxBIOS мог грузить и другие ядра операционных систем. Например, LinuxBIOS мог напрямую грузить ядро Plan 9. Поэтому он был переименован в coreboot.

Полезная нагрузка[править | править код]

Coreboot сам по себе является только маленькой программой, выполняющей инициализацию оборудования на материнской плате, далее управление передаётся одной из программ полезной нагрузки:

SeaBIOS — свободная реализация BIOS, поддерживающая стандартные системные вызовы. Позволяет загружать операционную систему с жёсткого диска или CD/DVD дисковода. На данный момент протестирована c ОС Linux, NetBSD, FreeDOS, и Windows XP/Vista/7. Загрузка других x86-совместимых операционных систем также должна работать.
ADLO — реализация BIOS, использующая наработки проекта Bochs с поддержкой большинства стандартных системных вызовов. Позволяет загружать Windows 2000, OpenBSD. В настоящее время вытеснена SeaBIOS.
GRUB — популярный загрузчик ОС, позволяющий загружать ядра очень многих операционных систем (включая Linux) с широкого диапазона файловых систем, и обладающий множеством дополнительных функций.
LILO — простой загрузчик ОС с поддержкой файловых систем.
Etherboot — сетевой загрузчик ОС, позволяющий загружать ОС по сети в рамках технологии PXE.
OpenBIOS и Open Firmware — свободные реализации BIOS.
ядро Linux — также может выступать в качестве полезной нагрузки.

Разработка и отладка coreboot[править | править код]

Так как coreboot должен инициализировать аппаратуру, то он должен быть адаптирован для поддержки каждого системного контроллера (чипсета) и каждой платы на основе такого контроллера. Добавление поддержки какой-либо новой платы осложняется трудностями отладки: отладочная информация выводится с помощью тех или иных аппаратных средств, но как организовать вывод, когда средства вывода ещё не инициализированы?

Coreboot использует несколько устройств и приёмов для упрощения отладки:

Перед инициализацией ОЗУ coreboot инициализирует последовательный интерфейс, который может быть использован для вывода отладочной информации на подключённый к нему эмулятор терминала.
Используется POST Card, устройство, подключаемое к шине расширения компьютера и содержащее дисплей, который может выводить две цифры в шестнадцатеричной системе счисления. Программная работа с таким устройством довольно проста, например, на архитектуре x86 достаточно записать байт, который необходимо отобразить на индикаторе POST Card, по адресу 0x80 в адресном пространстве устройств ввода-вывода.
Устройство BIOS Savior, представляющее собой две микросхемы ПЗУ, содержащие BIOS и возможность выбрать для работы одно из них. Более дорогой альтернативой такому устройству является использование программатора микросхем ПЗУ.
Аппаратный эмулятор центрального процессора либо подключение к центральному процессору через интерфейс JTAG, позволяя таким образом знать результат работы каждой инструкции центрального процессора на самых ранних этапах работы компьютера.

Инициализация ОЗУ[править | править код]

Наиболее сложной частью coreboot является код, который инициализирует ОЗУ и контроллер ОЗУ. Дело в том, что пока ОЗУ не инициализировано, его невозможно использовать. Очевидным способом инициализировать контроллер ОЗУ и саму оперативную память без обращений к ней является использование регистров общего назначения процессора. Для упрощения этой сложной задачи был разработан специальный компилятор языка C — romcc, который порождает код, не производящий обращений к ОЗУ при своей работе. С помощью romcc компилируется код, который инициализирует ОЗУ путём обращения к SPD ROM на модулях DIMM по шине SMBus. После выполнения данного кода ОЗУ может быть использовано.