戏说BIOS之Clock Generator

戏说BIOS之Clock Generator

1. Introduction

Clock Generator是主板上面一颗极为重要的IC，说它极为重要一点都不为过，因为Clock generator负责提供主板上的clock, 一旦Clock Generator除了问题，板子基本上就完蛋了。Clock generator供给的clock部件有CPU clock，PCI clock，AGP clock，PCIE clock，SATA clock，USB clock等。

2. How to work?

Clock generator 是一颗IC，它有一颗外接晶振，内部会有锁相环放大调整电路，可以将外接的晶振产生的clock放大调整然后再分频输出到各个外围器件和总线，提供器件和总线工作所需的clock。Clock generator的工作原理如下图1所示：



Clock generator通常是一个smbus device，接在SB的smbus controller上所以通过SB的smbus controller，使用标准的smbus protocol就可以存取Clock generator上的configure data从而达到配置各个外围器件Clock的目的。鉴于clock generator的重要性，所以BIOS在非常早的阶段就会配置它(boot block阶段)，让CPU memory等的工作有一个稳定的clock。下面我就以VIA平台为例演示Clock generator读取过程：

首先要通过PCI配置空间找到SB smbus controller的base address。

查看Clock generator smbus slave address。ICS9UM700 slave address：42h

透过SB smbus controller下达slave address & protocol完成clock generator数据的读写。

下述code演示了获得smbus contoller base address的过程：
;----------------------------------------------------------------------------
; get smbus base address
; used registers:eax,edx
; called with: NULL
;-----------------------------------------------------------------------------
get_smbus_bar proc near

push edx
push eax

mov dx,PCI_CFG_ADD
mov eax,PCI_SMBUS_ADD
out dx,eax
mov dx,PCI_CFG_DAT
in eax,dx
and eax,0FFFEh
mov SMBUS_REG_BAR,ax

pop eax
pop edx

ret
get_smbus_bar endp

下面的code演示使用read block protocol读取clock generator configure
data的过程：
;----------------------------------------------------------------------------
; read via clock gen data by read block protocol
; called with: NULL
; used registers: ax,dx,bx,cx
;-----------------------------------------------------------------------------
read_via_smbus_block proc near

push dx
push cx
push bx
push ax

call get_smbus_bar
;reset host status registers
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HSTS_REG;(00h)
mov al,05eh
out dx,al

;set smbus slave address
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HADD_REG
mov al,SLAVE_ADDRESS
or al,01h
out dx,al
call io_delay

;clear smbus status
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HSTS_REG;(00h)
mov al,05eh
out dx,al
call io_delay

;clear smbus command byte
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HCMD_REG;(03h)
mov al,00h
out dx,al

;block read protocol
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HCTL_REG;(02h)
mov al,54h
out dx,al
call io_delay

;wait for smbus finished
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HSTS_REG;(00h)
rvsb_wait_smbus_fi:
in al, dx
call io_delay
test al, 01h
jnz rvsb_wait_smbus_fi

;read data count
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_HDA0_REG
in al,dx

;read data from smbus block data
mov cl,14h
mov bx,offset REGSTR
rvsb_read_data:
mov dx,SMBUS_REG_BAR
or dl,SMBUS_BLKDA_REG
in al,dx
call hex2asc
dec cl
inc bx
inc bx
cmp cl,01h
jae rvsb_read_data

pop ax
pop bx
pop cx
pop dx

ret
read_via_smbus_block endp

下图2演示ClockGen.exe运行时的状况：



图 2
ClockGen.asm只演示了VIA platforma + ICS9UM700的dump过程，至于其它的平台，有兴趣的朋友可以如法炮制。那么这只tool可不可以做成通用的呢?当然可以，只要从PCI configure space读出Vendor id识别出平台然后再根据具体的平台spec去获取smbus controller bar（可能要多看几份spec了J）然后就可以操作smbus了，clock generator slave address可以让用户输入（我看到的几个都是42h，但是也会有特例）。我比较懒，有兴趣的朋友可以试着完善它。最后依旧是开放完整的source code和可执行文件供有兴趣的朋友下载。

Enjoy it！

That’s all!

Peter