什麼是SYSTEM MANAGEMENT MODE (SMM)

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System Management Mode (SMM) is intended to be used for advanced power-management features and other operating-system-independent functions. The chipset is programmed to recognize many types of events and timeouts. When such an event occurs, the chipset asserts the SMI# input pin. At the next instruction boundary, the microprocessor saves its entire state and enters SMM.

一、概述
只有SMI才會引起進入SMM，處理器保護現場，切換到SMRAM裡的一個獨立位址空間執行SMM代碼，RSM指令會使系統返回到原來的正常模式。SMM相當於實模式，沒有特權級和位址映射，可定址4GB，可執行所有I/O和可用系統指令。
SMI優先順序在所有中斷裡最高。當處於SMM狀態，處理器不識別後繼的SMI請求，但第一個SMI請求可以被鎖存，並在系統退出SMM後被處理。
RSM指令只能在SMM狀態下執行，否則會產生「操作符無效」異常（exception）。RSM把SMRAM裡的處理器內容存回處理器，接著把控制權還給被中斷程式。若處理器在SMRAM中偵測到無效狀態，會shut down並產生一特殊匯流排週期以標識該狀態。
當收到SMI時，若處理器處於HALT狀態，處理器從SMM返回會稍有不同，SMBASE位址也會有所改變。
 

二、SMRAM
SMM時，處理器在SMRAM裡執行代碼和存儲資料，也用其來存儲系統管理資訊（如系統配置和power-down設備的特殊資訊）及OEM SPEC資訊。SMRAM被映射到物理空間，最大是4GB，默認是64KB，開始於物理空間裡的SMBASE（硬體RESET後，預設值是3000H）。
處理器在[SMBASE+8000H]尋找SMI處理程式的第一條指令。[SMBASE+FE00H]：[SMBASE+FFFFH]存放處理器狀態，即處理器的所有寄存器值。

SMRAM

SMBASE+FFFFH： Start of State Aave Area SMBASE+FE00H：

SMI Handler Entry Point SMBASE+8000H：

SMBASE+8000H
三、SMI執行環境
SMM與實模相似但有所不同，它可以定址4GB，加上「E」首碼就可以訪問1MB以上空間，DATA和STACK可以在4GB的任何地方。
                                      寄存器初始值：

EFLAGS	0000 0002H
EIP	0000 8000H
CS	SMBase(default: 3000h)
DS、ES、FS、GS、SS	0000H
CR0	Set PE、EM、TS、PG to 0,其他不變
DR7	0400H

四、SMM中的中斷和exception
進入SMM後，所有HW中斷都被禁止（包括可遮罩硬體中斷、單步中斷、中斷點陷阱、NMI、SMI和A20M中斷）。軟體中斷和exception能發生，但建議不要，否則可能會產生不可預料的後果。
NMI會被堵在SMI服務程式入口處，且只有第一個NMI會被鎖存並在退出SMM後被執行。但也可以通過使能INTR引腳並有效INTR的方式來在SMM中使能NMI。在一般情況下，NMI是不可嵌套的，但也有例外。若從NMI處理程式進入SMM，同時有收到新的NMI，就可以在退出SMM後實現嵌套，也就是在老的NMI處理程式裡處理新的NMI。
 

五、在SMM裡保存FPU狀態
有時在SMM裡有必要保存FPU狀態，最安全的辦法是先置處理器於保護模式下再存FPU，儘管FSAVE可以以四種格式中任一種來存PFU內容。一般默認是在實模方式下進行，但若在非16位實模下發生SMI就必須進入保護模式執行FSAVE和FRSTOR，否則無法正確保存和恢復相關FPU資訊。但存完FPU資訊後，SMI處理程式可以繼續在保護模式下執行，但建議其主要在16/32實模下運行。
 

六、SMM版本識別
31                                                        18 17 16 15                                                                  0

Reserved

SMM版本標識

Bit 17 =1 : SMBASE重定位使能
Bit 16=1 : 支援I/O指令重啟
1）
SMBASE重定位
SMBASE默認是30000H，放在處理器內部的SMBASE寄存器裡，我們可以通過在[SMBASE+FEF8H]處設置SMBASE區來重定位SMRAM。後續SMI請求會在新位址處執行SMI處理程式和存放狀態記憶體（系統重啟後會把SMBASE寄存器又寫成30000H，但INIT不會改變它）。
若SMBASE重定位到1MB以上位址，實模下的軟體操作就不能初始化段寄存器到SMBASE。
SMBASE可用「E」首碼來訪問32位元位址大小。
2）
I/O指令重啟
就是允許從SMM狀態返回時從被中斷I/O指令處重新執行。I/O指令重啟區[SMBASE+FF00H]控制I/O指令重啟，值為FFH時允許重啟。但該I/O指令並不是造成SMI的原因。
若從I/O指令進入SMM又收到SMI，處理器會先處理新的SMI再重啟該I/O指令。
 

七、自動HALT重啟
         若處理器在HALT狀態進入SMM，要在[SMBASE+FF02]處置自動HALT重啟標誌位元。SMI處理程式可將它清零或不予理睬，這樣返回時就相應地執行HLT指令後的下一條指令或仍回到HALT狀態。

自動HALT重啟標誌值

進入SMM後的值	退出SMM後標誌值	退出SMM狀態後處理器行為
0 0 1 1	0 1 0 1	返回到被中斷程式或任務的下一條指令 不可預料 返回到HLT指令後的下一條指令 回到HALT狀態

八、多處理器SMM注意事項


MP系統中任一處理器都要能回應SMI。


每個處理器都有自己的SMRAM空間。


不同處理器的SMRAM可在同一記憶體空間重疊，但它們的狀態存儲區和動態資料存儲區卻要彼此獨立，代碼和靜態資料可共用。


SMI處理程式要為每個處理器初始化SMBASE。


處理器可通過自己的SMI引腳或從APIC介面收到的SMI來響應本地SMI（APIC介面可將SMI分給不同的處理器）。