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在BDS和RT之间，是由操作系统制造商负责处理的TLS（Transient System Load）phase，主要工作是引导操作系统启动。

UEFI阶段示意图

下面我将分别对UEFI在每个阶段的行为作一个简单的介绍。

先解释几个概念；

SPI flash

SPI：Serial Peripheral Interface, 是Motorola 公司推出的一种同步串行接口技术，是一种高速的，全双工，同步的通信总线；

SPI Flash：使用SPI总线接口的Flash，Flash ROM是当今主流的固件存储芯片，BIOS/UEFI以使用NOR Flash为主。

SPI flash在内存中的分布示意图如下：

上电后的内存分布示意图

UEFI的Flash ROM固件由一个或多个Firmware volume（FV）构成，每个FV里存放了FFS Image（EFI Firmware File system），FFS Image则由多个EFI Section构成，EFI Section包含了PE32/PE32+/Coff Image文件。UEFI的固件内存映射情况如下：

UEFI SPI Flash内存映射

各FV说明：

FV_Recovery：包含UEFI的启动代码（init boot block）：SEC和PEI；

FV_MAIN: 压缩的驱动和剩下其余阶段的代码；

FV_Variable Store: UEFI环境下的数据区，包含所有使用的变量；

Other FVs: Microcode updates and other resources；

在上电之后，DMI控制器通过DMI地址总线将 Flash ROM映射到物理内存的4G的最高位内存段，CPU复位CS和EIP寄存器，加载位于0xFFFFFFF0地址的第一条指令, 该地址为Reset Vector（ResetVectorVtf0.asm)。

resetVector:;; Reset Vector;; This is where the processor will begin execution; nop nop jmp EarlyBspInitReal16ALIGN 16

IDA SPI SEC反汇编-逻辑地址0xFFF0

Security (SEC) phase

CPU上电后指令跳转到FV_Recovery, 执行UEFI平台初始化（PI）架构中的第一个阶段：SEC；

在SEC阶段执行简单的初始化代码，并会下一阶段准备相关的数据，SEC主要负责事务：

1）处理所有的平台启动和重置事件；

2）创建临时内存: （主要使用CPU缓存，此时的内存还未初始化，不可用）；

3）作为整个系统完整性链条的可信根，验证下一个阶段的模块完整性；

4）向下一个阶段PEI传递信息（hand-off block）

SEC 处理的重置事件包括：

? 从断电状态加电启动系统；

? 系统活动状态下的重启命令；

? 接收到各种异常条件重启；

SEC加载PEI模块时必需向PEI传递的数据:

? PI的当前状态；

? Boot Firmware Volume的位置和大小(用于检索PEIM)；

? 临时内存的位置和大小（CPU Cache）；

? 栈的位置和大小；

可信根：

在设计安全系统时，后续模块的完整性需要由它的调用者确认，而系统的第一个加载的模块被当作整个系统的可信根模块，在UEFI构架设计中，SEC 就是整个UEFI系统中的可信根（SEC也可以被其他模块验证，比如CPU，相关内容将在下一篇文章《UEFI安全启动》详细介绍）。对于PI构架而言，SEC phase是控制整个系统的初始代码，平台部署时可以在加载下一个阶段PEI之前验证PEI的模块完整性。

Pre-EFI Initialization (PEI) phase

在SEC执行较简单的逻辑处理后就进入PEI phase，PEI phase最初在平台处于初始状态的情况下运行，只能利用处理器上的资源（如作为调用堆栈的处理器缓存）来派遣Pre-EFI初始化模块(PEIM)，PEI阶段主要任务是通过PEIM发现内存并对其进行初始化。

PEI phase流程

PEI phase两个主要的PEIMs：

1. 通常为芯片组内存控制器特有的PEIM初始化和测试物理内存，通过PEI Memory Service向UEFI平台注册内存信息，之后所有的所需内存都从注册的内存信息中申请。

2. DXE IPL(Initial program load) PEIM, 在所有其他PEIMs执行完之后，加载DXE阶段代码，移交控制权。

除了以上两个PEIMs，在PEI阶段，也需要对CPU和芯片组做一部分的初始化，在调用DXE IPL之前，CPU需要设置成特定的状态；

在调用DXE IPL之前Intel CPU必需的状态

Driver Execution Environment（DXE） phase

PEI需要完成最基本的环境初始化，以满足DXE模块运行时所需的最小系统状态。PEI在完成初始化后通过PEIM DXE IPL加载DXE的初始模块，并将控制权转移给DXE。DXE是UEFI系统环境中大部分初始化工作的执行阶段；独立硬件制造商IHVs(Independent hardware vendors)和OEM将会在DXE中实现驱动，完成硬件的检测和初始化等相关任务。

DXE阶段主要包括三大组件:

1) DXE Foundation

2) DXE Dispatcher

3) DXE驱动

DXE Foundation

DXE Foundation将构建Boot Services, Runtime Services和DXE Services，而Boot Service和Runtime Service是UEFI固件系统为上层应用提供的基础服务，上层应用通过这两个服务调用UEFI固件系统中的资源，比如获取内存使用情况。

Boot Service: 主要提供内存管理、事件、定时器、Image加载卸载、驱动连接等功能，在操作系统启动后失效。Runtime Service：主要提供在UEFI固件环境中的变量相关操作（添加、删除，查找）、时钟、系统重置和虚拟内存等功能，在操作系统启动后仍有效。

Boot Service and Runtime Service向上层提供基础服务

Boot Service和Runtime Service提供的具体服务项

DXE Dispatcher按照依赖关系和驱动搜索列表，依次加载DXE驱动。

DXE驱动负责初始化CPU、芯片组和平台其他组件，这些组件将提供启动操作系统所需的服务。DXE和引导设备选择(BDS)一起协同工作，建立控制台并尝试引导操作系统，当操作系统成功引导时，DXE阶段终止。

Boot Device Selection (BDS) phase

在所有的DXE驱动都执行完成之后，UEFI的系统环境就已准备完毕；UEFI将通过应用程序启动管理器加载BDS阶段的Boot Code，并根据引导策略（如windows bcdedit）引导操作系统启动。操作系统引导程序由操作系统制造商提供，因此操作系统制造商可以自定义系统引导行为，比如安全启动（Secure Boot）。如果BDS阶段任务操作失败，将退回到DXE阶段去重新执行驱动检测。

BDS阶段的主要任务：

1. 初始化控制台（显示引导菜单）

2. 加载设备驱动；

3. 启动所选引导项；

OS启动时序

Transient System Load

由操作系统制造商实现启动程序，引导操作系统启动，以windows为例，具体过程感兴趣的同学可以参看《Windows Internal》;

Windows Boot Sequence

Runtime（RT）

此时的操作系统已经启动，控制权由UEFI移交给了操作系统，在此阶段，UEFI的runtime service依旧有效,在加载操作引导模块时，会传递runtime service的地址，通过此地址，可以使用runtime service提供的功能服务；

After Life（AL）

由UEFI的驱动组成，用于在操作系统关闭、睡眠、休眠或者重启时保存系统的状态。