Как происходит сброс и заполнение регистров ip и cs когда CPU получает сигнал reset при включении ПК?

Question

[Demon_block-sha256]

Интересует, как именно это реализовано на цифровой схеме в архитектуре x86. Откуда процессор берёт значения которые указывают адрес reset vector. Где они хранятся пока процессор выключен.

Comments

[Demon_block-sha256]

Если не x86 то любая другая архитектура. Есть ли реализации в программах типа Logism, Prometeus, в которых описана схема аппаратных инструментов, которые участвуют в запуске процессора и отправке запроса в bios

Answer 1

[15432]

1. Включается Intel ME, загружает свою прошивку из SPI флеш-памяти, инициализирует своё оборудование (внешние и внутренние PCIe шины, sideband, DMI), всё это происходит в мини-операционке внутри чипсета PCH
2. Intel ME считывает модель CPU, находит соответствующий блок микрокода в FIT разделе флешки, проверяет его цифровую подпись и загружает в CPU, вероятно, по шине DMI
3. RISC-подобный микрокод запускается на CPU, в том числе в нем закодированы инструкции по инициализации режима процессора и начальные значения программного заполнения некоторых регистров. Часть регистров заполняется аппаратно - они выполнены "в кремнии" так, что когда на reset-domain, которому они принадлежат, приходит сигнал сброса, они устанавливаются в значение по умолчанию. Опционально могут быть программные или аппаратные "страпы", меняющие значение по умолчанию на другое, например, загрузка с резервного бутлоадера.
4. RISC Микрокод начинает парсить x86 команды и исполнять программный код, симулируя CISC архитектуру и обеспечивая конвейеризацию, hyper-threading и кучу всего другого

Это если очень и очень кратко, все подробности вам вряд ли кто расскажет, многое под NDA, многое сложно понять.

Answer 2

[Saboteur]

для x86 стартовый адрес CS:CI будет FFFF:0000
можно почитать детали тут https://wiki.osdev.org/System_Initialization_(x86)

Answer 3

[jcmvbkbc]

Можно посмотреть в Intel developer manual и в разделе 11.1.1 Processor State After Reset третьего тома увидеть следующее:

Откуда процессор берёт значения которые указывают адрес reset vector. Где они хранятся пока процессор выключен.

Оттуда же, откуда и знание о том, как закодированы инструкции -- изнутри самого процессора. Более точный ответ зависит от модели процессора. В случае 8086 это могла быть часть схемы процессора активируемая сигналом сброса и инициализирующая регистры и внутреннее состояние. В современных моделях -- наверняка это где-то в микрокоде.

Чтобы ощутить сложность можно посмотреть на то, как устроен сброс в реализации i8080 (куда более простого, чем x86) на верилоге, сделанной на основе реверс-инжениринга этого ядра по фото его кристалла. Спойлер: устроен неочевидно, тупым поиском стейт-машины по слову reset не найти.