bios ec 电源管理之间的关系
我们常会听到某些高手说“改一下coms设置”云云，我们现在就来谈谈bios（cmos）。
bios（basic input/output system，基本输入输出系统）在整个系统中的地位是非常重要的，它实现了底层硬件和上层操作系统的桥梁。比如你现在从光盘拷贝一个文件到硬盘，您只需知道“复制、粘贴”的指令就行了，您不必知道它具体是如何从光盘读取，然后如何写入硬盘。对于操作系统来说也只需要向bios发出指令即可，而不必知道光盘是如何读，硬盘是如何写的。
bios构建了操作系统和底层硬件的桥梁。
而我们平时说的bios设定仅仅是谈到了其软件的设定，比如设置启动顺序、禁用/启用一些功能等等。但这里有一个问题，在硬件上，bios是如何实现的呢？毕竟，软件是运行在硬件平台上的吧？
这里我们不能不提的就是ec。
这是日立h8的demo板和其宣传画
winbond的ec
ec（embed controller，嵌入式控制器）是一个16位单片机，它内部本身也有一定容量的flash来存储ec的**。ec在系统中的地位绝不次于南北桥，在系统开启的过程中，ec控制着绝大多数重要信号的时序。在笔记本中，ec是一直开着的，无论你是在开机或者是关机状态，除非你把电池和adapter完全卸除。
在关机状态下，ec一直保持运行，并在等待用户的开机信息。而在开机后，ec更作为键盘控制器，充电指示灯以及风扇等设备的控制，它甚至控制着系统的待机、休眠等状态。主流笔记本系统中，ec在系统架构中的地位如下图：
嵌入式控制器的两种架构。
现在的ec有两种架构，上图左边是比较传统的，即bios的flash通过x-bus接到ec，然后ec通过lpc接到南桥，一般这种情况下ec的**也是放在flash中的，也就是和bios共用一个flash。右边的则是比较新的架构，ec和flash共同接到lpc总线上，一般它只使用ec内部的rom。至于lpc总线，它是intel当初为了取代低速落后的x-bus而推出的总线标准。
ec上一般都含有键盘控制器，所以也称kbc(keyboard controller)。
那ec和bios在系统中的工作到底有什么牵连呢？在这里我们先简单的分析一下，具体的过程在本文的最后会详细介绍。
在系统关机的时候，只有rtc部分和ec部分在运行。rtc部分维持着计算机的时钟和cmos设置信息，而ec则在等待用户按开机键。在检测到用户按开机键后，ec会通知整个系统把电源打开（这部分在最后详细介绍）。
cpu被reset后，会去读bios内一个特定地址内的指令（其实是一个跳转指令，这个地址是由cpu硬件设定的）。
这里开始分两种情况，对于上图左边的结构：cpu发出的这个地址通过fsb到北桥，然后通过hub-link到南桥，通过lpc到ec，再通过x-bus一直到达bios。在cpu读到所发出的地址内的指令后，执行它被reset后的第一个指令。
在这个系统中，ec起到了桥接bios和南桥（或者说整个系统）的作用。
对于上图右边的结构：在这地址南桥后，会直接通过lpc到bios，不需要ec的桥接。
这里需要说明的是，对于台式机而言，一般是不需要ec的。这里原因有很多：比如台式机本身的atx电源就具有一定的智能功能，他已经能受操作系统控制来实现待机、休眠的状态；其次由于笔记本的键盘不能直接接到ps/2接口，而必须接到ec之上；还有就是笔记本有更多的小功能，比如充电指示灯、wifi指示灯、fn等很多特殊的功能，而且笔记本必须支持电池的冲放电等功能，而智能冲放电则需要ec的支持；另外，笔记本tft屏幕的开关时序也必须由ec控制。
这些原因导致了笔记本使用ec来做内部管理的必要性。
总体来说，ec和bios都处于机器的最底层。ec是一个单独的处理器，在开机前和开机过程中对整个系统起着全局的管理。而bios是在等ec把内部的物理环境初始化后才开始运行的。
看到这里，我想大家也明白ec到底是呵方神圣。如果说bios 是底层系统的话，那ec 似乎更加底层。
在南桥上还有一个功能块就是电源管理单元（pm，power management）。
一般来说，他和ec来共同配合完成。这里包括从开机（power button）键按下后，启动，待机，休眠，关机的全部功能。还包括对背光亮度，声音等的控制等等。
至于现在intel的speed step技术，也有部分功能是透过南桥来实现的（南桥发送slp、stpclk（sleep，stop clock）来实现睡眠、深睡眠等）。
这部分的设计比较简单，只需要点到点的连接南桥和cpu即可。
pci设备：网卡 1394的不同接法。
在台式机上，我们常听到关于集成网卡这个说法。而对于笔记本来说，网卡一般都是集成在主板上的，进入piii时代以后，就显有无内建网卡的机器了。对于笔记本网卡来说（不考虑pcmcia的网卡哦），一般有两种接法。
首先我们把网卡分成两个部分。学过网络技术的读者可能都很清楚，现在的lan都属于802.3的协议。
而这个协议的物理实现却并非那么简单，需要分成两个部分。一部分是mac控制层（media access controller **接入控制器），作用是根据802.3协议来做运算（采用csma/cd算法），另一部分是物理连接层（phy）作用是根据mac的算法得出的处理结果，接收和发送数据。
首先我们谈第一种，走pci总线的网卡。如果这样接的话跟台式机的网卡唯一的区别就是把台式机的pci网卡直接做到主板上。这颗走pci的网卡芯片内部整合了mac和phy功能。
实际使用中，高档一些的笔记本会采用intel的网卡，低档一些的就会用realtlk或者via的芯片。当然，intel网卡的传输效率确实也比较高。
上图蓝色框内的就是pci的网卡（realtlk8100c）
第二种则是“真正集成”的网卡，mac层部分被做到了南桥里面，然后需要用一个外围电路（phy）来配合南桥里的mac来实现网卡的功能。
真正集成”的网卡。
如图，南桥内部的网卡mac输出一组信号线（称为mii总线），连接phy（上图中的intel 82562et），然后引出rx+-和tx+-两对差分线，透过transformer来控制emi，然后输出到rj45接口即刻。这里的transformer的结构跟中篇里的usb的共模电感相似，作用也相似。上面的realtlk8100c的那张图中，红色框内就是transformer。
经过transformer的信号线必须以最短的距离接到rj45接口上以减少干扰，所以它离和rj45的距离是必须被严格控制的。
intel的网卡phy（82562et）
那么mac地址是什么呢？mac地址是区别网络设备的唯一物理标志，理论上，世界上任何一个网络设备的mac应该都是不同的。那么网卡的mac地址到底放在**呢？
对于走pci总线的网卡，一般会在网卡上挂一个小小的的e2prom来存储，里面烧有mac地址以及一些厂商信息。而对于用phy来连接的网卡，会把mac地址信息放在挂在南桥上的e2prom（因为网卡的mac控制器在南桥）。
上图中黄色框内的u6就是e2prom，用以纪录网卡的mac地址。
而1394和网卡的构建形式差不多，也是由mac控制器和phy来构成。其原理和布线准则也和网卡类似，笔者就不多费笔墨了。
pci设备：pcmcia, mini pci
1989年由200多家公司确立了pcmcia(personal computer memory card international association)标准，最初只是用来扩展内存，91年后随着i/o设备扩展需求，多种设备都被做成了pcmcia接口，pcmcia成为了笔记本最重要的扩展插槽。pcmcia的成长史几乎是整个笔记本电脑产业的成长史。那pcmcia到底是如何实现的呢？
实际上，pcmcia的实现方法并不复杂，把南桥的pci总线拉到pcmcia控制器，然后从pcmcia控制器就能输出cardbus，接上标准的pcmcia接口就可以了。
pcmcia的框图。
实际上在设计的时候，cardbus controller的设计厂商都已经对其开发作好了一整套的外围电路，oem厂商只需要简单的按标准电路做简单的修改即可（比如一些降低成本的动作）。一般来说，cardbus controller有ti，richo，ene等几家可以选择。
ibm r40的芯片控制器。
如图是ibm r40采用的ti的芯片pci 1510 控制器和nec的某款产品，采用理光r5c551的cardbus控制器。
至于mini pci则更加简单了，只需把南桥的pci总线点到点的接到mini pci的接口上即可。顺便说一句，mini pci和台式机上的pci的物理定义是一致的，不同的仅仅是插槽不一致而已。
我们见到过为了台式机上为了使用mini pci接口的无线网卡而出现的转接卡：
mini pci接口转接板。
我们看到，这样的转接板也是非常的简单，除了一些用以稳压用的元器件外没有任何用以信号转换的芯片。这也从侧面说明了mini pci 只是pci的翻版。
笔记本也可以超频么？
所有的数字电路都需要依靠时钟信号来使组件的运作同步，每单位时间内电路可运作的次数取决于时钟的频率，因此时钟运作的频率即被大家视为系统运作的性能指针。在笔记本的内部，时钟都是有一颗clock generator来产生的。
上图中，大颗的是clock generator，小颗的是14.318mhz的晶振。
一般来说这颗ic自身采用14.318mhz的晶振来产生个部分需要的频率。系统的各部分频率分别是：
cpu-100m，南桥/北桥- 66m， ac97-14m，lan-25m，pci clk-66m，usb-48m等等。南桥由于设备的多样性，可能同时需要66/14/48/33等频率，这主要看各种南桥的specification（规格）和你采用的功能来决定（比如你需要加一个super i/o来增加一个红外口，那么你需要加一组14.318mhz频率来提供给super i/o）。
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