关于BIOS的入口地址0xFFFF0的介绍

你可能听过这样一个说法：计算机加电开机后，CS寄存器被设为0xFFFF，IP设为0x0000，两者组合出来的地址就是0xFFFF0——据说这就是BIOS的入口地址。CPU从那里开始读取代码，然后噼里啪啦就启动起来了。但细想一下，这个0xFFFF0到底是在主板的ROM芯片上，还是在系统内存（RAM）里？这才是让人困惑的地方。

如果是统一编址的话，那0xFFFF0很可能指向主板上的ROM，CPU直接去那里拿指令。可有些书上的示意图又把它画在RAM区域里。如果真在RAM里，那是什么时候、由哪段程序把ROM里的内容拷过去的呢？自己瞎猜的话，大概是一个固定的硬件过程：加电瞬间，硬件自动把ROM里的全部内容拷贝到内存最高端的某一段，之后0xFFFF0自然就指向RAM了。

去网上搜了搜，还真有文章专门讲这个。640KB到1MB这段区域被称为“上位内存”，原本分配给ROM，对应的384KB RAM被屏蔽掉。所谓“影子内存”（Shadow RAM）技术，就是把ROM的内容读到同样地址的RAM里，以后系统直接从RAM里读，而不是从慢的ROM里读——速度自然就上去了。影子内存用的物理芯片还是普通的CMOS DRAM，地址范围是C0000～FFFFF，也就是1MB主存里的768KB到1024KB这一段。这段区域也叫内存保留区，普通用户程序不能直接访问。影子内存里存的就是各种ROM BIOS的副本，所以也叫ROM Shadow。现在从开机加电那一刻起，BIOS信息就会被自动装载到影子内存的指定区域里。因为影子内存的物理编址和ROM完全相同，访问BIOS时直接读RAM就行了，不用再碰ROM。要知道，访问ROM大概要200纳秒，而访问DRAM不到100纳秒，甚至60纳秒以下——效率提升很明显。

说到具体地址，386之前和之后的系统是不一样的，但都在系统内存的最高地址段。386下是0xFFFFFFF0。为什么？因为CS是16位的，EIP是32位的，为了得到一个32位地址，386给CS段增加了几个隐藏字段。这些字段平时看不到，但系统可以通过GDT、IDT来改变段选择子里的字段。这时地址转换就不再是“段地址左移4位＋偏移地址”那么简单了，而是用CS的Base字段加上偏移地址。

举个具体的例子。系统加电复位时，386以前的系统：CS＝0xF000，IP＝0xFFF0，BIOS地址 = 段地址左移4位 + 偏移地址 = 0xF0000 + 0xFFF0 = 0xFFFF0。在386以前，系统可寻址范围只有1MB（0x00000～0xFFFFF）。

到了386，CS和IP的值看起来还是0xF000和0xFFF0，没变。但这时CS里隐藏的部分还不好用——因为还在实地址模式下，所以BIOS地址和386以前是一样的，也是0xFFFF0。但386能寻址4GB（0x00000000～0xFFFFFFFF），如果直接用0xFFFF0作为BIOS地址，系统内存就不连续了。于是386用硬件把A20～A31地址线强制置成1，结果地址变成了0xFFFFFFF0，这就是386下的BIOS入口地址。

这个硬件置1的效果是，CS隐藏字段里的Base被设成了0xFFFF0000。注意，这不是通过修改描述符表实现的——因为还没进保护模式，描述符表根本没建立。完全是硬件干的。而且，一旦执行了一次段间跳转，这个硬件置1的结果就会消失（因为硬件设计会在跳转后自动清零），所以执行完0xFFFFFFF0处的指令（比如jmp）之后，Base就变成了0x00000000，BIOS转而使用1MB以下的内存。

关于入口地址的具体组合，有的文章说是CS=0xFFFF、IP=0x0000，有的说是CS=0xF000、IP=0xFFF0。我猜这可能是不同硬件初始化方式不同，只要最后形成的地址是0xFFFF0就行了。如果不是这样，回头再补充吧。