如何阅读芯片硬件手册？
前几天，订阅本专栏微信公众号的朋友留言问我，如何看懂CPU的EDS（External Design Spec）。这让我想起之前介绍电路图阅读的文章：如何快速学会阅读电路原理图。有朋友留言说不过瘾，希望能够更深入的了解。是啊，现在遍地的测评文章，大多集中在打分和使用上，但到了回答为什么有这样的结果时，却语焉不详，让人感觉隔靴搔痒，总是差了一层。
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。实际上我们完全可以自己找到相关材料，获得第一手的知识，这不是比第二手，甚至第n手的知识更加新鲜有趣吗？今天我们就来介绍，如何获得CPU/芯片组的硬件手册，手册是如何组织的，你可以期待看到那些内容。希望通过本文，你会发现芯片手册并不像想象中那么神秘，普通电脑爱好者完全可以在其中发现有价值的信息。
如何获得芯片硬件手册？
如果让我说从业几十年来，在计算机产业发现了什么规律。那我最先想到的一定是开放。开源开放从个人、学校的涓涓细流开端，现在早已汇聚成滔滔的江水，奔流东向，不可阻挡。甚至微软，英特尔，AMD这些原本保守的传统公司，也慢慢变得亲民了起来。本文开始提到的EDS和BWG等等文档，可谓BIOS工程师的必备资料，里面详细记载了CPU和芯片组的功能，寄存器定义以及初始化步骤。这些文档是受到保密协定保护的文档，不可能在互联网上传播。这导致过去一般爱好者很难一窥芯片内部的结构。这些年来，芯片厂商，包括Intel、AMD和高通等等，越来越多和迅速地将芯片硬件手册在官网上公布出来，所有人都可以查阅，甚至不必注册，PDF文件可以直接下载到本地，offline阅读没有任何问题。这是一个明智之举，过去软件开源担心被黑客发现漏洞，事实证明这样遮遮掩掩对安全性并不一定是件好事。开放更多的硬件资料，不一定会增加风险，却可以吸引更多的人了解你的硬件，使用你的硬件，不是好事一件吗？
我们以Intel的CPU硬件手册举例。像EDS等资料是不会公布出来的，但是“洁版”EDS：Datasheet则可以在http://www.intel.com上很容易的找到。大家可以在官网上直接搜索CPU和芯片组型号，基本都可以找到你想要的资料。我这里有个网址：
http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.intel.cn/content/www/cn/zh/processors/core/core-technical-resources.html
里面有所有酷睿CPU的Datasheet和spec update。甚至包括最新第八代酷睿Coffelake，芯片手册全部是PDF格式，大家可以直接下载到电脑慢慢查看。
Datasheet有哪些？
我们在上面的网站上会看到有很多Datasheet，甚至每种CPU的datasheet都有好几卷。以Coffeelake为例：
卷1（volume 1）和卷2有什么区别呢？
一般来说，卷1是总览（overview），卷2是寄存器详细列表。电脑爱好者看看卷1就可以了，硬件软件工程师需要查看卷2。
卷1有什么？
我们先来看看卷1(参考资料1)有什么：
其中需要重点关注的是小节1，2，3，4，5。硬件工程师特别需要关注6，7，8，9。BIOS工程师也需要了解第9节。
1. 小节1的是总体介绍，包括系统框架：
从中可以了解平台包括哪些部分，直接是通过什么总线连接的。
所有支持的新技术：
2. 小节2是各种总线接口数据和性能
3. 小节3，4，5介绍了小节1中各种技术的详细内容。
4. 小节6，7，8是硬件工程师的保留地，这里略过。这里需要特别提一下小节9。什么叫做processor ball information？别想歪了！它的来源是BGA封装，BGA的全称Ball Grid Array（焊球阵列封装），是这里这个ball。现在的CPU是LGA封装，但为了统一起见，也这样叫，就是CPU背面的那些小点：
与此对应的是pin:
有些文档叫做ballout information，但内容基本一致。也就是CPU和芯片组的引脚说明。作为一个BIOS的专栏，需要说明有时候管脚图十分有用。现在CPU功能越来越多，管脚数目上升到上千个都不够用，往往需要管脚复用。这时候我们看电路原理图时，管脚说明要和原理图作交叉比对，来确定管脚是做这个用，还是做那个用。举个例子，通常GPIO我们可以通过寄存器设置成 GPI、GPO、GPIO、Tri-State(三态)和Native态。可以设置成native态的GPIO一般是和SOC内部功能共用引脚，有时还不只一个功能。如下图：
这是板载串口的原理图部分。可以看到SOC引脚BD14和BC16，通过TXS0102YZP（电平转换芯片），引到串口J4上。BD14和BC16从图上看是GPIO_S0_SC_57和GPIO_S0_SC_61，是不是用GPIO驱动串口呢（感觉好麻烦）？为什么到了TXS0102YZP上却标明是PCU_UART3_RXD和PCU_UART3_TXD呢？这时我们下载到的芯片datasheet就派上用场了。搜索BD14和BC16，在ball list章节看到原来GPIO_S0_SC_57和PCU_UART3_TXD共用BD14引脚，如下图。BC16类似。
我们这里要做的就是设置GPIO_S0_SC_57和GPIO_S0_SC_61为native F1就行了。
卷2有什么？
券2是CPU内部所有PCI设备的寄存器详细列表：
对PCI不了解的同学参见前期文章：
这些PCI设备对于一般电脑爱好者用处不大，而且十分枯燥，可以忽略。但对于希望直接编写程序来操作硬件的程序员来说却是必备信息。
结论
授人以鱼不如授人以渔，希望大家看完本文后掌握如何找到并阅读硬件说明书的能力。如果能够活学活用，两相对比，看看网上的信息是不是准确，而不要人与亦云，那本文也就善莫大焉了。