[轉] EC BIOS

BIOS EC 電源管理之間的關系



我們常會聽到某些高手說“改一下COMS設置”雲雲，我們現在就來談談BIOS（CMOS）。

BIOS（Basic Input/Output System，基本輸入輸出系統）在整個系統中的地位是非常重要的，它實現了底層硬件和上層操作系統的橋梁。比如你現在從光盤拷貝一個文件到硬盤，您只需知道“復制、粘貼”的指令就行了，您不必知道它具體是如何從光盤讀取，然後如何寫入硬盤。對於操作系統來說也只需要向BIOS發出指令即可，而不必知道光盤是如何讀，硬盤是如何寫的。BIOS構建了操作系統和底層硬件的橋梁。

而我們平時說的BIOS設定僅僅是談到了其軟件的設定，比如設置啟動順序、禁用/啟用一些功能等等。但這裡有一個問題，在硬件上，BIOS是如何實現的呢？畢竟，軟件是運行在硬件平台上的吧？這裡我們不能不提的就是EC。



這是日立H8的DEMO板和其宣傳畫

WINBOND的EC

EC（Embed Controller，嵌入式控制器）是一個16位單片機，它內部本身也有一定容量的Flash來存儲EC的代碼。EC在系統中的地位絕不次於南北橋，在系統開啟的過程中，EC控制著絕大多數重要信號的時序。在筆記本中，EC是一直開著的，無論你是在開機或者是關機狀態，除非你把電池和Adapter完全卸除。

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在關機狀態下，EC一直保持運行，並在等待用戶的開機信息。而在開機後，EC更作為鍵盤控制器，充電指示燈以及風扇等設備的控制，它甚至控制著系統的待機、休眠等狀態。主流筆記本系統中，EC在系統架構中的地位如下圖：

現在的EC有兩種架構，上圖左邊是比較傳統的，即BIOS的FLASH通過X-BUS接到EC，然後EC通過LPC接到南橋，一般這種情況下EC的代碼也是放在FLASH中的，也就是和BIOS共用一個FLASH。右邊的則是比較新的架構，EC和FLASH共同接到LPC總線上，一般它只使用EC內部的 ROM。至於LPC總線，它是INTEL當初為了取代低速落後的X-BUS而推出的總線標准。

EC上一般都含有鍵盤控制器，所以也稱KBC(Keyboard Controller)。

那EC和BIOS在系統中的工作到底有什麼牽連呢？在這裡我們先簡單的分析一下，具體的過程在本文的最後會詳細介紹。

在系統關機的時候，只有RTC部分和EC部分在運行。RTC部分維持著計算機的時鐘和CMOS設置信息，而EC則在等待用戶按開機鍵。在檢測到用戶按開機鍵後，EC會通知整個系統把電源打開（這部分在最後詳細介紹）。CPU被RESET後，會去讀BIOS內一個特定地址內的指令（其實是一個跳轉指令，這個地址是由CPU硬件設定的）。

這裡開始分兩種情況，對於上圖左邊的結構：CPU發出的這個地址通過FSB到北橋，然後通過HUB-LINK到南橋，通過LPC到EC，再通過X-BUS 一直到達BIOS。在CPU讀到所發出的地址內的指令後，執行它被RESET後的第一個指令。在這個系統中，EC起到了橋接BIOS和南橋（或者說整個系統）的作用。

對於上圖右邊的結構：在這地址南橋後，會直接通過LPC到BIOS，不需要EC的橋接。

這裡需要說明的是，對於台式機而言，一般是不需要EC的。這裡原因有很多：比如台式機本身的ATX電源就具有一定的智能功能，他已經能受操作系統控制來實現待機、休眠的狀態；其次由於筆記本的鍵盤不能直接接到PS/2接口，而必須接到EC之上；還有就是筆記本有更多的小功能，比如充電指示燈、WIFI指示燈、Fn等很多特殊的功能，而且筆記本必須支持電池的充放電等功能，而智能充放電則需要EC的支持；另外，筆記本TFT屏幕的開關時序也必須由EC控制。這些原因導致了筆記本使用EC來做內部管理的必要性。

總體來說，EC和BIOS都處於機器的最底層。EC是一個單獨的處理器，在開機前和開機過程中對整個系統起著全局的管理。而BIOS是在等EC把內部的物理環境初始化後才開始運行的。

看到這裡，我想大家也明白EC到底是呵方神聖。如果說BIOS 是底層系統的話，那EC 似乎更加底層。

在南橋上還有一個功能塊就是電源管理單元（PM，Power Management）。

一般來說，他和EC來共同配合完成。這裡包括從開機（power button）鍵按下後，啟動，待機，休眠，關機的全部功能。還包括對背光亮度，聲音等的控制等等。

至於現在Intel的Speed Step技術，也有部分功能是透過南橋來實現的（南橋發送SLP、STPCLK（sleep，Stop Clock）來實現睡眠、深睡眠等）。

這部分的設計比較簡單，只需要點到點的連接南橋和CPU即可。

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