在纯 UEFI 中启动时谁启用了 A20 线？

Posted 2023-03-16

【中文标题】在纯 UEFI 中启动时谁启用了 A20 线？

【英文标题】：Who enables the A20 line when booting in pure UEFI?

【发布时间】：2020-01-04 22:50:24

【问题描述】：

这是由 UEFI 固件处理还是由 GRUB grubx64.efi 引导加载程序处理？

我查看了https://wiki.osdev.org/UEFI，它声称：

UEFI 固件 ... 还准备了具有平面分段的保护模式环境，对于 x86-64 CPU，还准备了具有标识映射分页的长模式环境。 A20 门也已启用。

但找不到任何官方来源来支持此信息。 UEFI 规范没有提到这一点。

linux 内核提供了一个 efi-stub 可以充当引导加载程序，但是在检查了它的源代码后，我看不到它是否启用了 A20。所以我仍然不知道它是 UEFI 固件的工作还是引导加载程序的工作。

（我想为 UEFI 编写自己的引导加载程序，并想了解 UEFI 固件提供“开箱即用”的设置以及必须由我实现的部分）

【参考方案1】：

UEFI 固件启用 A20（如果尚未启用），使用平面描述符设置 GDT，进入保护模式等。在 64 位 CPUS 上，它还进入涉及启用身份映射分页的长模式。为了使 UEFI 按预期运行，它需要启用 A20 才能正确访问所有物理内存。

在一些更现代的处理器上，A20 会在开机时启用，甚至可能无法关闭。英特尔已开始摆脱传统要求，包括放弃支持 pre-286 环境。可以切换的 A20 门的存在是为了使 286（和更高版本的处理器）保持与旧的 8086/80186（或等效）处理器的兼容性。无法更改 A20 状态以及放弃旧版 Bios 是朝着这个方向迈出的一步。

一旦您的 UEFI 引导加载程序代码开始运行，您就可以保证 A20 将在此时启用。从启用它的角度来看，A20 只是您不关心的东西。

虽然UEFI specification中没有特别提到A20，但似乎是隐含的：

2.3.2.1 切换状态 加载 32 位 UEFI 操作系统时，系统固件将控制权交给 平面 32 位模式的操作系统。全部 描述符设置为 4GiB 限制，以便所有内存段都可以访问所有内存。

在禁用 A20 的情况下，并非所有内存都可以从所有段访问，因此我推断必须在处理器或 UEFI 固件中默认启用 A20。

【讨论】：

感谢您的回答！您能否向我建议一份文档/规范，以便我可以阅读更多关于 UEFI 固件在启动时处理的内容？基本上是这些信息的来源:)

@user10607 ：虽然规范没有特别提到 A20，但我相信我现在在更新的答案中引用的部分推断必须启用 A20，否则并非所有内存都可以从所有段访问。

我同意这个推理，但建议 2.3.2（对于 IA32）和 2.3.4（对于 X64）的第一部分已经暗示了这一点。我认为这是相关的，因为 2.3.x.1 真正谈论的是 ExitBootServices() 之后的状态，而 2.3.x 甚至谈论的是在那之前的状态（驱动程序、引导加载程序）。对于 IA32，这不太清楚，但我认为强制保护模式和“如果启用分页模式，则 UEFI 内存映射定义的任何内存空间都是身份映射”和“选择器设置为平坦的，否则不是used" 如果不启用 A20 将很难实现。