Beyond BIOS Note - CH2 Basic UEFI Architecture

I believe in standards. Everyone should have one.
- George Morrow

UEFI System table

• UEFI Boot Services
• UEFI Runtime Services
• Protocol Services

Handle Database

由Handle 與Protocol 組成，Handle 是Protocol 的集合，而Protocol 則是以GUID 識別的資
料結構，用來提供系統的資訊及服務。

在UEFI系統初始階段，由UEFI Driver 建立Handle 並且安裝一個或多個Protocol 在其上，而
這些Handle會被記錄在由系統韌體所管理的Handle database 中。

Protocol

• Driver
在系統初始階段會根據系統的需求來建立相關的Protocol。


• Protocol
以GUID 為識別，為包含function pointer 與data 的結構。


• Working with Protocols
Handle database 在ExitBootServices() 之後就無法使用。


• Multiple Protocol Instances
Driver 會安裝特定Protocol 的多個instance在不同的handle 上。例如PCI bus driver
會負責安裝PCI I/O Protocol在不同的Device Handle上，這些instance 包含PCI
Device獨有的數值，像是Option ROM的位置及Size。


• Tag GUID
Protocol可以不包含任何東西，僅用Protcol GUID作識別用，可以方便系統找到特定的Handle。

UEFI Images

UEFI image by processor type

• UEFI applications
在Application exit之後，image其使用的記憶體將會被系統回收。


• UEFI Boot Service drivers
在ExitBootServices ()之後，image其使用的記憶體將會被系統回收。


• UEFI Runtime drivers
在ExitBootServices ()之後依然存在，可以被UEFI OS執行。

Start an UEFI image

1. gBS->LoadImage()
gBS->LoadImage() 的流程
1. Allocate image所要被加載的記憶體位置
2. Relocation fix-up
3. 在Handle database建立一個image handle，並且安裝
   EFI_LOADED_IMAGE_PROTOCOL 的Instance。


2. gBS->StartImage()

Image entry point

Image 的entry point會接收到兩個參數

• Image 所在的Hangle
讓 Image能知道從哪裡被加載及加載後的記憶體位置。


• 指向 UEFI System Table的指標
讓Image 可以調用UEFI 系統服務。

OS Loader

在OS Kernel取得控制權之前，由OS Loader負責去呼叫ExitBootServices()。

Event and Task Priority Levels

一個Event可以被create或者destroy，且只能是signaled state或waitiing state其中一種狀態。
最常見的應用是讓UEFI driver使用timer event來輪詢(polling)需要服務的device。

Elements associated with Event

• Notification function
Wait Event在waited upon及Signal event從waiting state變成signaled state時所執
行的function。


• Notification context
傳入Notification function的參數。


• Task Priority Level(TPL)
Notification function的優先執行順序(priority)

• TPL_APPLICATION
• TPL_CALLBACK
• TPL_NOTIFY
• TPL_HIGH_LEVEL
當多個event都在signaled stated時，會依TPL來執行notification function。而TPL 較高的event會中斷TPL較低的event。

Driver在可以暫時提高TPL來避免其他的event衝出造成使用相同的data structure而衝突。