• 扫盲贴，Award版Bios内部结构及加载过程简单说明

【文章标题】: Award版Bios内部结构及加载过程简单说明
【文章作者】: 火翼[CCG]
【作者邮箱】: firewings_ccg@yahoo.com.cn
【作者主页】: 无
【作者QQ号】: 网上能查到
【软件名称】: Award Bios
【软件大小】: 128K-1024K
【下载地址】: 无
【加壳方式】: 无
【保护方式】: 无
【编写语言】: ASM
【使用工具】: IDA
【操作平台】: 无
【软件介绍】: 主板Bios
【作者声明】: 很多人不了解BIOS的加载过程，我就写一遍文章简单说一下以前逆向Award Bios得到的东西
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    Award版的Bios在主板中使用非常广泛，文件结构也不是特别复杂，所以用来进行分析还是比较合适的。Award公司的Bios除BootBlock之外的部分都要使用lha压缩后合并到最终的Bios文件中，也就是说最终的Bios文件中只有BootBlock是能直接执行的，其他部分在执行之前都需要进行解压。Award版的Bios中不同模块使用lha文件标准定义中的文件日期部分区分，主模块的识别代号是50000000，其他模块也有自己独特的区分代号，例如：ACPI Table的代号是40030000。
    BookBlock部分就在Bios文件的最后68K或128K，机器启动后，BootBolck被映射到F0000-FFFFF(64K)或者E0000-FFFFF(128K),然后机器调用FFFF0处的代码开始Post过程，Bios的这个位置基本都是一条长跳转(至少我还没见过其他类型的)。在完成最基本的初始化之后，BootBlock进入解压缩模块，对Bios的主模块进行完整性校验和解压缩，如果校验失败或者解压缩失败则会跳到BootBlock中的失败处理中，也就是一个最简单的引导模块，这个引导模块通常只支持很少的硬件设备，这个部分存在的意义就是在发现Bios文件出现问题后有一个恢复的机会，但如果是主模块内部出现问题而不是文件封装出现问题，这部分的判断是不可能起作用的。
    下面配合代码对上面的说明进行解释。代码来自Abit的kN9主板V18版本Bios(网上随便找的比较新的Award Bios)
seg000:FFF0                 jmp     far ptr loc_FE05B
    这个就是Bios执行的第一句代码，只是简单的跳到F000:E05B处继续执行
seg000:E05B                 jmp     far ptr loc_FE200

seg000:E200                 mov     gs, dx
seg000:E202                 cli
seg000:E203                 cld
seg000:E204                 mov     ax, cs
seg000:E206                 mov     ss, ax
seg000:E208                 assume ss:nothing
seg000:E208                 mov     ecx, 1Bh
seg000:E20E                 rdmsr
seg000:E210                 test    ax, 100h
seg000:E213                 jz      short $+2
seg000:E215                 mov     sp, 0E21Bh
seg000:E218                 jmp     loc_F7360   ;这样的代码在跳转后的代码执行后会到sp内容指向的位置处继续执行，此处就是到E21D处继续执行。后面还有很多地方都是这样的跳转。
seg000:E218 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E21B                 dw 0E21Dh
seg000:E21D ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E21D                 mov     sp, 0E223h
seg000:E220                 jmp     loc_FF600
seg000:E220 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E223                 dw 0E225h
seg000:E225 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E225                 jmp     loc_FE2BA
seg000:E228 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E228
seg000:E228 loc_FE228:                              ; CODE XREF: seg000:E2EAj
seg000:E228                 mov     sp, 0E22Eh
seg000:E22B                 jmp     loc_FF65F
一直跟踪Bios中BootBoock的流程,最后会来到此处
seg000:E4DC                 mov     ebx, esi
seg000:E4DF                 sub     esi, 10000h
seg000:E4E6                 mov     edi, 10000h
seg000:E4EC                 mov     ecx, 8000h
seg000:E4F2                 rep movs dword ptr es:[edi], dword ptr [esi]
seg000:E4F6                 mov     esi, ebx
seg000:E4F9                 sub     esi, 10000h
seg000:E500                 mov     edi, 180000h
seg000:E506                 mov     ecx, 8000h
seg000:E50C                 rep movs dword ptr es:[edi], dword ptr [esi]
seg000:E510                 mov     eax, cr0
seg000:E513                 and     al, 0FEh
seg000:E515                 mov     cr0, eax
seg000:E518                 jmp     short $+2
seg000:E51A                 jmp     far ptr 2000h:0E51Fh//复制下面的代码到2000段后进续执行
seg000:E51F ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E51F                 xor     ax, ax
seg000:E521                 mov     ss, ax
seg000:E523                 assume ss:nothing
seg000:E523                 mov     sp, 0E00h
seg000:E526                 mov     al, 0FFh
seg000:E528                 call    sub_FE6E7
seg000:E52B                 mov     al, 0Ch
seg000:E52D                 out     80h, al         ; 输出0C到调试端口，用Debug卡看到的就是这个数字
seg000:E52F                 call    sub_FE589
seg000:E532                 mov     ax, [si+0Eh]
seg000:E535                 mov     si, 0
seg000:E538                 mov     ds, si
seg000:E53A                 assume ds:nothing
seg000:E53A                 mov     si, 6000h
seg000:E53D                 mov     [si], ax
seg000:E53F                 mov     al, 0C3h ; '?
seg000:E541                 out     80h, al         ; 同上，不同的数字代表在执行不同的Bios自检过程
seg000:E543                 call    DecompressBios
seg000:E546                 jmp     short loc_FE56A
seg000:E548 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E548 ; START OF FUNCTION CHUNK FOR DecompressBios
seg000:E548
seg000:E548 loc_FE548:                              ; CODE XREF: DecompressBios+C8j
seg000:E548                                         ; DecompressBios:loc_FFC63j
seg000:E548                 push    2000h
seg000:E54B                 pop     ds
seg000:E54C                 assume ds:nothing
seg000:E54C                 mov     dword ptr ds:0FFF4h, 2F3131F0h
seg000:E555                 mov     dword ptr ds:0FFF8h, 392F3131h
seg000:E55E                 mov     dword ptr ds:0FFFCh, 0CFFC0039h
seg000:E567                 mov     ax, 1000h
seg000:E56A
seg000:E56A loc_FE56A:                              ; CODE XREF: seg000:E546j
seg000:E56A                 mov     ds, ax
seg000:E56C                 assume ds:nothing
seg000:E56C                 push    ax
seg000:E56D                 mov     al, 0C5h ; '?
seg000:E56F                 out     80h, al         ; manufacture's diagnostic checkpoint
seg000:E571                 call    sub_F8C1C       ;复制解压后的主模块到E0000-FFFFF
seg000:E574                 pop     ax
seg000:E575                 cmp     ax, 5000h
seg000:E578                 jz      short loc_FE57F
seg000:E57A                 jmp     far ptr loc_FF6C0
seg000:E57F ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:E57F
seg000:E57F loc_FE57F:                              ; CODE XREF: DecompressBios-15CDj
seg000:E57F                 mov     al, 0
seg000:E581                 call    sub_FE6E7
seg000:E584                 jmp     far ptr loc_FF80D//如果主模块成功解压，则会跳转到解压后的主模块中运行，否则则转入简单引导模块提示进行恢复。
    下面再说一下最近很热门的ACPI数据的加载，ACPI Table的内容保存在acpitbl.bin(文件名不重要,关键是识别代号)中,但加载ACPI数据的代码一般还是在主模块中的。
seg000:D640                 dd 'TDSR'               ;ACPI Table 名列表
seg000:D644                 dd 'PCAF'
seg000:D648                 dd 'TDSD'
seg000:D64C                 dd 'CIPA'
seg000:D650                 dd 'TDSS'
seg000:D654                 dd 'TARS'
seg000:D658                 dd 'GFCM'
seg000:D65C dword_ED65C     dd 'SCAF'               ; DATA XREF: sub_ED838+5r
seg000:D660
seg000:D660 ; =============== S U B R O U T I N E ?=====================================
seg000:D660
seg000:D660
seg000:D660 sub_ED660       proc near               ;ACPI数据创建模块
seg000:D660                 push    ds
seg000:D661                 push    es
seg000:D662                 call    sub_ED6B1
seg000:D665                 pushad
seg000:D667                 mov     al, 1
seg000:D669                 call    sub_E8BBD
seg000:D66C                 push    cs
seg000:D66D                 push    offset loc_ED678
seg000:D670                 push    8BBFh
seg000:D673                 jmp     far ptr loc_E8000
seg000:D678 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:D678
seg000:D678 loc_ED678:                              ; DATA XREF: sub_ED660+Do
seg000:D678                 call    sub_ED7B8
seg000:D67B                 call    nullsub_1
seg000:D67E                 call    sub_ED7DC
seg000:D681                 call    sub_ED789
seg000:D684                 call    sub_ED7CA
seg000:D687                 call    sub_ED838
seg000:D68A                 call    sub_ED87C
seg000:D68D                 call    sub_EDAB5
seg000:D690                 call    nullsub_2
seg000:D693                 call    sub_EDA3E
seg000:D696                 call    far ptr 1000h:4166h
seg000:D69B                 push    cs
seg000:D69C                 push    offset loc_ED6A7
seg000:D69F                 push    8BCFh
seg000:D6A2                 jmp     far ptr loc_E8000
seg000:D6A7 ; ---------------------------------------------------------------------------
seg000:D6A7
seg000:D6A7 loc_ED6A7:                              ; DATA XREF: sub_ED660+3Co
seg000:D6A7                 xor     al, al
seg000:D6A9                 call    sub_E8BBD
seg000:D6AC                 popad
seg000:D6AE                 pop     es
seg000:D6AF                 pop     ds
seg000:D6B0                 retn
seg000:D6B0 sub_ED660       endp
    然后说一下，网上流行的修改Bios激活Vista都对Bios文件进行了什么修改
    1、把主模块和ACPI数据模块从BIOS文件中分离出来，并解压缩
    2、如果主模块的ACPI Table名称列表中不包含SLIC，则要添加SLIC部分或者把列表中不重要的部分(SRAT,MCFG之类的)改为SLIC，如果是添加，还要修改加载ACPI部分的代码。
    3、在ACPI Table数据模块中加入SLIC Table数据。
    4、重新压缩修改后的这两个模块并替换原始文件中的部分并修正文件校验和
    5、刷新主板Bios
    上面的1和5两个步骤，一般都是使用ModBin和Cbrom来辅助进行的
　　最后说一下这个方法在哪些地方可能出现问题
　  1、文件封装部分出现问题，虽然标准的Award版Bios的模块定义和模块校验和部分保存的地址都是确定的，但由于市场中的主板使用的Award公司Bios的版本新旧各不相同，而最新版的ModBin和Cbrom并不能从网上下载到，所以有可能会生成校验和错误的Bios文件，而且还有一些主板厂商(比如华硕)很喜欢自己修改这个地方的定义。
　　2、主模块的修改，特别是需要添加SLIC而不是替换的，由于要修改一段代码，而且不可调试，如果修改错了就很危险。
　　3、刷新过程，从96年开始我刷新过的主板bios也有上百块了，不要总说有刷新bios有多安全，关键是只要出了问题普通用户就很难恢复，极端点的条件，刷新的时候如果突然断电，肯定会失败吧。
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  • 标 题：答复
  • 作 者：Rinrin
  • 时 间：2007-03-05 19:53

支持楼主
明显专业多了

对此处稍有疑义

引用:
 BookBlock部分就在Bios文件的最后68K或128K，机器启动后，BootBolck被映射到F0000-FFFFF(64K)或者E0000-FFFFF(128K),然后机器调用FFFF0处的代码开始Post过程。
据Intel的手册说
引用:
 9.1.4 执行第一条指令
在硬件重置后，第一条被取指并执行的指令位于物理地址FFFFFFF0H 处，即比处理器最高的物理地址少16字节。包含软件初始化代码的EPROM必须被定位在这个地址上。
注意一下这个地址（FFFFFFF0H）实际上超出了实模式下处理器所能访问的1MB寻址范围。下面是关于这个地址产生的解释：CS寄存器被分成程序可见的段选择子和程序不可见的基址两部分。在实地址模式下，通常由16位的段选择子左移4位产生20位的基址。但是，在硬件重置后，CS段寄存器的段选择子装载为F000H，基址装载为FFFF0000H。第一条指令的地址就是基址加上EIP寄存器的内容（即FFFF0000H+FFF0H = FFFFFFF0H）。
当硬件重置后第一次装入CS段寄存器时，处理器就遵循实模式下的地址翻译规则（即CS基址= CS段选择子*16）。为了保证执行EPROM中的软件初始化代码时基址不改变（FFFF0000H），这段代码就不能执行段间跳转（FAR JUMP）或者段间调用（FAR CALL）或者允许中断（这些都会导致重新装载CS）。
所以，实际上第一条指令从FFFFFFF0H开始执行
不过，是否某些主板做了双重映射，这是我不知道的
我想ypcok应该可以解答这些

  • 标 题：答复
  • 作 者：火翼[CCG]
  • 时 间：2007-03-05 20:14

是做了多重影射,最根本的还是在4G寻址范围的最后面的，1M之内的影射是为了在实模式下进行POST而设计的
刷新Bios其实也就是向4G寻址范围的最后面写入，不过要做很多设置才能实际写入到Bios中