[请netwinxp版主和wuwuzz大师继续关注]新老主板U盘启动PE速度差别的原因

chjtxys

U盘启动是一个复杂的问题。近日在无忧论坛潜水数日，学习了各位大侠们关于U盘启动的帖子，颇有收获，但对此问题还是不甚明了。现提出有关问题请各位大侠和U盘启动爱好者指点。
一、U盘启动兼容性问题：U盘启动的实质是否为主板BIOS通过USB总线，采用INT13H的方式访问U盘启动引导程序，由于各主板BIOS识别U盘C、H、S的机制不同，造成同一启动U盘在不同主板上识别的C、H、S的不同，导致BIOS不能正常识别U盘启动引导程序，从而出现U盘启动不兼容等问题。
二、WINDOWS和DOS系统识别U盘的问题：在WINDOWS系统和DOS系统下，访问USB存储设备的时候并不使用BIOS的INT 13H，而是通过USB总线直接发UFI命令包，采用的地址是LBA，所以就不太存在兼容性问题。
三、BIOS通过U盘启动不需加载U盘驱动，BIOS是通过INT 13H的方式访问U盘启动引导程序的，而操作系统访问U盘时必须要加载U盘驱动。
四、新老主板通过U盘启动PE的问题：PE采用ramd方式启动的实质是把PE核心拷贝到内存中运行，新主板启动PE速度快于老主板 除去新旧内存速度的差别外，新主板在没有加载USB驱动的情况下，是通过什么方式把PE拷贝进内存的，是BIOS采取INT 13H的方式吗，老主板是通过USB1.0总线拷贝PE的吗？
五、论坛中有老主板加载USB2.0驱动再启动PE的帖子，老主板在DOS系统下加载USB2.0驱动后启动PE的速度明显加快，那么，在WINDOWS系统下，新老主板访问U盘的速度相差是很大的，WINDOWS系统在老主板上访问U盘时速度差异是USB总线的差异还是所加载的USB驱动程序差异？老主板在DOS系统下能加载USB2.0驱动吗？为什么在WINDIWS系统下就不能加载USB2.0驱动呢？


我的上述理解对吗？请高手们不吝指教，谢谢！！！

[ 本帖最后由 chjtxys 于 2009-3-30 09:18 编辑 ]

chjtxys

自己来顶一下，希望这帖子不要沉下去，强烈希望高手们出招。

victor888

老主板的定义就是USB1.1，不是USB2.0，本身接口不支持，还要WINDOWS怎么支持？

搞不懂。

chjtxys

感谢版主关心，我已重新修改了我的问题，恳请版主指点。也盼望其他高手们给予解答。

wuwuzz

通过学习诸位高手的发言和翻看资料，觉得USB读写/启动技术原理涉及领域太广，
要比最初的预想复杂得多。一一对应回复：

一、CHS问题。
我在回复netwinxp斑竹帖子时已经提到了。UFI命令不仅有介质描述符信息，也有U盘CHS参数信息，
且CHS优先级要高于介质描述符。换句话说，BIOS/U盘启动不兼容问题的因素可能不止CHS。

二、INT问题
我觉得，无论什么OS，最终可能还是需要经过BIOS提供的service，INT就是其中一类。最起码，
LBA/CHS转换就离不开它。

三、LZ的第三条，我有不同想法。

不知道大家注意到没有，“驱动”一词范围(是物理层? 传输层? 命令层? ...)不界定，
会导致很多理解上的问题。

在victor888斑竹以及其他同学的指引下，现在可以确认，BIOS也是内置
USB驱动的(具体包含哪几个层次驱动、新老主板支持力度具体有哪些区别，
我也不十分清楚)。

首先，BIOS访问U盘前期阶段肯定有内部驱动在支持，至于INT 13H，应该是到收尾阶段才上场。

其次，LZ的这句话“操作系统访问U盘时必须要加载U盘驱动”。在新主板下U启到DOS，不加载
USBASPI.SYS之类的驱动，仅靠BIOS驱动，不照样可以访问到U盘(盘符C或A)?


四、晕，由于时间差，LZ改了内容，LZ最初的看法是正确的。

五、关于老主板加载USB 2驱动加快第四条说的拷贝速度问题。

对老主板的理解，LZ和victor888斑竹出现了分歧。我这里要谈的是另一种情形
(有可能取得加速效果的诸位XD就是这种情况)。那就是：硬件上确实是USB 2.0接口
那为什么 直接启动PE速度 不如 先加载USBASPI.SYS /e再拷贝PE启动速度呢?

我认为，比较合理的解释就是这些主板上的BIOS内置USB 2.0驱动不够完善，
比不上USBASPI.SYS /e效果。

[ 本帖最后由 wuwuzz 于 2009-3-20 16:03 编辑 ]

chjtxys

感谢WUWUZZ大师的指点，我看过您的许多帖子，从中学习了好多知识，无忧论坛正是有像您这样热心的高手，我等菜鸟们才有了进步的基础。

1、大师解答说：在新主板下U盘启到DOS，不加载USBASPI.SYS之类的驱动，仅靠BIOS驱动，不照样可以访问到U盘(盘符C或A)?由于我知识贫乏，对此不了解，今天长见识了。
2、新主板采用ramd方式直接启动PE,是通过USB2.0总线把PE拷贝到内存吗？WUWUZZ大师说法，新主板U盘启动电脑系统，在没有加载USB驱动时也能访问U盘，其原理是什么？
3、关于老主板USB总线速度的问题，按WUWUZZ大师的说法，老主板的USB总线确实是USB 2.0接口，只是老主板的BIOS对USB总线的支持处于USB1.0的状态，是这样理解吗？

望高手们继续指点。

wuwuzz

晕、寒、惭愧，LS快把大师、高手之类字眼去掉，我的水平要是能配得上那些的话，那就太小看
本坛水准了，偶只是一个很业余的爱好者罢了~


一、LS所提1、2的实质还是同一个问题：新BIOS内置了USB底层驱动，用UFI来和USB设备联系。
在1中，不依赖OS层次的驱动BIOS就能联系控制U盘，正确load OS，并把控制权交给DOS；
在2中，是通过USB线来load PE。我认为，用copy这个词不太贴切~


二、我认为，老主板有两种情况：

一是victor888版主所说的USB1.1；

二是我说的硬件是USB 2.0、但BIOS内置USB2.0驱动不够完善这种情况。
这个时候，不能认为是100%处在1.1状态，而是BIOS内置USB2.0驱动不完善，
没能充分发挥USB 2.0高速罢了。

[ 本帖最后由 wuwuzz 于 2009-3-20 23:26 编辑 ]

netwinxp

一、U盘兼容问题，不仅仅和主板的CHS识别有关而且和U盘主控芯片是否支持LBA有关(事实上，大多数不是很新的主控芯片并不支持LBA)，对于支持LBA的主控芯片即便是识别的CHS不正确，但并不会影响到最终的LBA地址，比如H=4、C=256、S=64和H=2、C=512、S=64对于支持LBA的来说指向的是同一个地方，对于不支持的指向不同的地方。
不仅仅U盘是酱紫，硬盘也有这种现象(一些早期的硬盘并不支持LBA)。还记得早期386、486，如果硬盘类型设置错误的话会启动不了吗？和这个其实是同一个问题。
***事实上，目前大多数的U盘主控芯片不支持LBA，而用主板INT 13H却返回支持的"非典型误会"，所以才会有如此多的U盘启动的问题，随着支持LBA的主控芯片的逐渐增多，这个问题终将不了了之。***

二、INT 13H对于支持LBA的会转化成LBA地址再送往硬盘或者USB总线，对于不支持LBA的存储设备，INT 13H送往硬盘或者USB总线的就是CHS，建议你参照几个不同版本的ATA标准就明白了。WINDOWS虽然不使用INT 13H，但原理上是一样的。

三、DOS你会看到没有用总线驱动，对设备的访问基本是通过BIOS中断来完成，而总线类的处理由BIOS服务程序自行解决。

四、PE加载映像的时候是使用INT 13H来完成，至于总线的事情是由主板的BIOS服务自己想办法。

五、USB总线大致分为UHCI、OHCI和EHCI，前两个是USB 1.X、后一个才是USB 2.0，一般的USB接口会同时接接所拥有的几个USB总线期待能更好地兼容(有的前置口仅接前面两个，比如某些8XX级主板)，对于没有EHCI的主板或者仅接1.X总线的接口，怎么折腾都不会出来USB 2.0。对于所谓的USB2.0启动来说，有用的范围很小——1、本身有EHCI;2、USB口有接EHCI;3、INT 13H却通过UHCI或者OHCI来访问，其他的情况甚至比不加载DOS USB2.0驱动的可能还慢一些。U盘数据传输速度不仅和所用的USB总线有关，最大关键的还在U盘本身的速度，举个类似的例子，4500转的ATA133硬盘根本就没有7200转的ATA66的硬盘的传输速度快:)

***修正一下红字那里的错误***

[ 本帖最后由 netwinxp 于 2009-3-21 22:31 编辑 ]

chjtxys

谢谢wuwuzz大侠和netwinxp版主的指点。我将对两位大师的指点进行认真消化，有什么疑问，还请大师们指教。
我认为，只有搞明白U盘启动原理，才能更好地解决U盘启动过程中出现的一些问题，也能有目标地修改和利用论坛大师们发布的作品。在此，再次感谢论坛大师们无私奉献精神。

wuwuzz

netwinxp大大终于来了，热烈欢迎!

您所讲的我还不能全部理解(如果是一张白纸，很容易全盘接受；而我之前零零散散学了
杂七杂八的内容，反而更加糊涂了)，需要再琢磨。

加上今天家中另有急事要办，无法静心研究这个话题了。我先占个位，过段时间，我会再回来
说这个话题，到时还请大大多多指点~

wuwuzz

我回来了，有很多疑问，还请netwinxp大大指点迷津，谢谢!

一、关于host端结构图的理解(BIOS内置USB驱动问题)

在UFI的文档中有图1所示host端USB driver/UFI driver位置图，
我又找到了如图2 Windows下更具体的host端USB driver/ATA&UFI driver示意图。
这2张图在进入OS(Windows)后的时点很好理解，能够一一对上。

我的疑问是:

在boot这个时点，新主板的BIOS是否也有类似的内置USB驱动
(您也曾反复提到“总线类的处理由BIOS服务程序自行解决”)?

即：BIOS内置了类似usbd.sys/usbhub.sys功能、处理硬件层/传输层的驱动；
类似disk.sys/usbstor.sys功能、处理ATA/UFI命令层的驱动 ?

在以前的讨论中，虽然已知道新主板BIOS内置了USB驱动，但是否如上面推测的结构，
还是个疑问。

如果这一点得到确认，那USBASPI.SYS在新主板上的兼容性问题，就可以得到理论上
的解释：USBASPI.SYS与BIOS内置驱动功能重合(以及如何重合的)，发生冲突。




[ 本帖最后由 wuwuzz 于 2009-3-23 12:50 编辑 ]

wuwuzz

二、#8回复的第5点还不能完全明白。

“一般的USB接口会同时接接所拥有的几个USB总线”
----疑问：1块主板上同时拥有不同版本的USB总线? 我的想法是新主板只有1种EHCI总线，
只是碰到USB 1.X设备时，会自动降速，按USB 1.x处理。


“INT 13H却通过UHCI或者OHCI来访问，其他的情况甚至比不加载DOS USB2.0驱动的可能还慢一些。”
----疑问:在新USB 2.0主板上，INT 13H应是通过EHCI访问而不是UHCI/OHCI访问。
只是BIOS内部对ECHI支持不够完善，没能充分发挥USB 2.0高速优势。
最终的PK效果是：有BUG的BIOS EHCI驱动 速度 < USBASPI.SYS /E 速度。


三、兼容性问题，除了CHS/LBA，还有BIOS压根就不认U盘，直接跳到本地硬盘启动的情况。

无论是CHS还是LBA，都有个大前提：那就是U盘已被BIOS认出来了，只是由于地址问题，
loader出错，出现Os not find或disk I/O error。

实际上，还有很多情况就如标题所示，U盘压根就没被BIOS认出来。(尤其是USB-CD放在第1区识别
出问题，后面2区的ZIP或HDD也被无视了)

我看了半天资料，猜测原因就隐藏在：
BIOS BOOT规范中所说的Option rom和PnP Expansion Header内容中。我们重新量产U盘，
肯定会改变option rom信息，而这个option rom信息质量如何，尤其是有没有PnP Expansion Header信息、是否完整、正确，以及BIOS本身对PnP Expansion Header支持程度如何，就决定了是否会出现标题所说情况。

不知大大怎么看?

[ 本帖最后由 wuwuzz 于 2009-3-23 12:55 编辑 ]

wuwuzz

四、load OS的细节问题，我理解的是否准确

1、无论用什么来boot，load OS的最后一步是由INT 19h来干的。

2、磁盘的处理过程应是这样的：
hook INT 13h，install一个或多个drives into BIOS' INT 13h服务，得到drive number，
然后再hook INT 19h load os


[ 本帖最后由 wuwuzz 于 2009-3-23 12:56 编辑 ]

chjtxys

wuwuzz大师，谢谢你把此问题引向深入，我在认真细致地学习你和netwinxp大师对此问题的讨论，希望两位大师对已确定的答案进行总结，好让我等菜鸟好好学习有关U盘启动方面的理论知识。

netwinxp

1、首先，每个USB的输出端口都是通过USBHUB接速率不同的USB总线，所谓的速率自适应，就是把设备通过USBHUB来接到不同速率的USB总线上，其中UHCI为1.0、OHCI为1.1、EHCI为2.X，如果EHCI能同时兼容多种速率的设备的话也就没必要有UHCI和OHCI了，事实上目前的新主板三种速率的总线都有。
2、我们不妨把U盘主控芯片看成IDE的磁盘控制器，对于IDE设备我们通过I/O口直接操作，这是因为PCI、PCIE总线对于I/O操作是透明的(windows对总线驱动，所以有些BIOS无法完全识别的硬盘在windows也可用<只要不作为启动盘的话>，即使你在BIOS把硬盘设置成NONE)，而USB总线对于I/O操作是不透明的，所以不论windows的驱动还是DOS的INT 13H，对于U盘的访问总是需要通过USB总线来完成，并且需要USB总线驱动(或许对于BIOS来说仅仅是一小段代码)。比如同样的NF2主板，8RDA可以U盘启动，而升技却不行，这是因为BIOS收费是按模块算的(交给BIOS编写商)，为了降低成本把这个模块给阉割了。
3、LBA=(HxCPH+C)xSPC+S-1，对于支持LBA的磁盘/U盘，只要LBA相等必然指向同一个地方，所以即便CHS识别有问题，前端容量一样的话也就LBA一样的，所以不会存在启动问题(由于CHS原因造成的)；对于不支持LBA的，即使上面的公式算出来结果相等，但只要是CHS不一样就是指向不同的地方。ATA或者UFI命令包对于支持LBA的送的是LBA地址，不支持的直接送CHS，很可惜的是目前大多数的U盘主控芯片不支持LBA，所以也就有了CHS识别的问题。同样的问题也曾经发生在386、486那些IDE控制器不支持LBA的机子，如果硬盘参数设置不正确就启动不了。
4、主引导扇区不管CHS识别成什么样子，都不会发生误会，所以U盘启动通常能正确执行MBR，然后到读取分区引导的时候，由于取得的数据不一样(如果超出H、C、S的最大值中的一个，就会出来I/O error)，所以就会当机了(支持LBA的U盘不会)。
***简单地说，U盘启动问题通常就是取错了数据(或者CHS超出了最大许可值)。***
***还有USB盘启动(含移动盘)，对第一分区识别较好，对于多分区有兼容问题***

[ 本帖最后由 netwinxp 于 2009-3-24 07:37 编辑 ]

xhtmy

纯技术贴，一定要顶起来！

twinsandme3

我试过，790GX的主板进入PE，不足10秒，975的主板要大约30多秒，SIS的主板（型号不记得，USB 2.0）也是跟975的主板差不多！
会不会是BIOS问题？

chjtxys

很高兴版主把这篇帖子置顶了。说明这个问题是一个大家很感兴趣的问题。
感谢wuwuzz大师和netwinxp版主对此问题的热心解答和深入讨论。
期望victor888入版主号召更多高手来攻克这个问题。

wuwuzz

首先，感谢netwinxp大大百忙之中指点迷津。

其次，我个人的致歉。因有急事，未能及时响应回复您的指点。

netwinxp大大的指点很有意义，XD们需要深刻领会，慢慢消化。

wuwuzz

我觉得：

1、BIOS内置驱动问题，可以有个了断了。从查到的资料得知，BIOS image一般有512KB或更大，
这应该有足够份额容纳USB相关驱动。

2、相对U盘主控，BIOS在boot中应负更大责任。
CHS/LBA问题根源，BIOS应是罪魁祸首。无论CHS还是LBA，理论上都是支持大硬盘的，正是BIOS的
限制(BUG)，开了种种问题的恶劣先例，导致没完没了的各方面补丁(包括控制器)。而且，BIOS有
帮助FIX硬件缺陷的责任。

为了USB BOOT，有必要恶补BIOS方面的内容。

chjtxys

认真学习netwinxp版主和wuwuzz大师的回复，现把我对此问题的理解总结如下，恳请大师们指点。
一、U盘启动兼容性问题：U盘启动是通过BIOS，以INT 13H方式来启动的。新U盘以LBA地址存放U盘启动引导程序，U盘启动时INT 13H读取启动引导程序就很少出现错误；老U盘以C、H、S地址存放U盘启动引导程序，不同主板BIOS识别C、H、S地址的结果产生差异，导致INT 13H不能正确读取启动引导程序，从而出现U盘不能启动等问题。
二、U盘以INT 13H方式读取启动引导程序后，通过USB总线把启动引导程序传送到内存中执行。虽然此时未加载USB总线驱动，但BIOS内置USB总线服务程序（相当于驱动程序），USB总线照样能够正常工作。
三、新老主板U盘启动速度差异主要原因是存在USB总线速度的差异和BIOS内置USB总线服务程序能否发挥出USB总线速度的效能。如果总线是1.X，或者BIOS的USB总线服务程序不能完美支持，U盘启动的速度就比较慢。
四、windows系统通过加载驱动程序访问U盘，一般不会出现兼容问题。dos系统是以INT 13H方式访问U盘，此时BIOS的USB总线服务程序没有参与，需要加载USB总线驱动程序。
五、U盘启动PE系统时，老主板加载USB总线驱动程序后速度明显加快的原因主要是，加快了把PE从U盘拷贝到内存中的速度。直接启动时把PE从U盘拷贝到内存，驱动USB总线的是BIOS内置的USB总线服务程序，其功能不够强大；加载USB总线驱动程序后，由于专用驱动程序的功能强大，加快了PE的拷贝速度。
以上总结纯属一个新手对此问题的个人学习体会，根本不敢说正确与否，写出来的目的是为了引起高手们对此问题的关注，如果得到大师们指点，那将是对一个菜鸟的莫大关心和激励。

[ 本帖最后由 chjtxys 于 2009-4-1 09:24 编辑 ]

iylyj

楼主能否上传有关USB的资料，或者给个链接，也想学习学习。

chjtxys

楼上iylyi兄弟，这个帖子被版主取消高亮后已经沉得很深了，谢谢你又把它托上来了。帖子中我提到的问题，还没有人把它整理清楚，netwinxp版主和wuwuzz大师的回复我已认真研读了，我个人认为他们的回复的要点比较零散，对某些问题的理解还不够到位。我根据他们的回复又仔细整理了一下，可惜他们没有再给予指点，甚为遗憾！
如果楼上对此问题感兴趣，可参考下列帖子。
victor888版主的帖子：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=134655&highlight=%B0%BE%D2%B9%D3%D0%BE%AA%CF%B2
hytmtet大师的帖子：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=115578&extra=page%3D2
fnycc大师的帖子：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=117739&extra=page%3D10&page=1
祝你有新的收获。