[原创]BIOS知识点滴Follow Bini系列之---系统重启

bini

在和朋友聊天时,你是否碰到突然弹出一个重启?哈哈,也许你是中毒了,也许是系统更新.但重启,大家是否了解呢?本文将介绍几种重启行为,希望对大家有所帮助.
( l/ ?0 G- ~; W; b7 F# Y6 Y- L
1、KBC Reset
7 c6 Y* P- n2 p( b; A% k 这是软件实现的一种重启方法，是AT系统的遗产。此种重启工作顺序为：软件发送0xFE至KBC，KBC收到后发送信息给南桥，南桥下拉CPU INIT# 大约16个PCI Clock让系统重启。代码如下：

1. ;----------------------------------------------
   
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   ' f- F) T0 }7 {1 I9 S( ?
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   3 O8 Q5 ?) A% i; H3 {
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   : ^* v' a- [6 t; @5 P5 h9 C% @6 a5 C
7.     .model tiny
   ! ^' b/ x: [  Q- p) f6 k' _2 C
8.     .code
   $ R- L( Q* G& Y, A5 w
9.     org     100h
   
10.    
    4 f  I: P; E: h4 ^
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    " |% h5 p& E% F0 J$ b/ ^  z$ s
12. 
    
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    & u* W1 z: W+ n: b! O6 J
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    : d8 s; v3 Q+ U, i7 t
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    2 m- X1 H& h; w1 R1 V4 w, l
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    ! Y- ?1 O6 ~8 {
23. ;    keyboard_cmd()
    # X5 C4 k9 |% V: v" q
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    ! c7 V# o( a: W8 [9 T
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    3 @% R0 P  S; h% W# q8 H& h% b3 O
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    7 f- X6 c& e' E9 X
36. 
    & C& G- M' M3 U( j8 I
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    7 J/ I+ N( f% g$ h7 B* ]) e; u- A
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    : x% W) l9 n3 |( G' L
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    8 }: L4 Y4 N4 O. o6 g. r$ @
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    : ^: }. B. O* _$ T+ d& T
43.    
    3 @# Z1 C+ c  O; v) i1 }
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    * r7 E, o' `8 v: v
45.    
    " u# N( F) V7 z5 s
46. cmd_send:
    5 o) r  {: K5 v- f$ x
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    - ^6 a+ K1 h0 `* G! F# F$ j4 D& w
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    3 z3 `$ B& r+ [
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    ' b! N9 s, Y0 H/ r& a# [0 t
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    . T+ D1 j2 V0 g) p# T, z! g1 ^4 ~  Y! ^
58.    
    % x2 Z$ E2 Z0 X
59. cmd_error:                          ; 超时失败
      M' e9 y) G- o- x6 s
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    * `* y4 _7 B% I- D/ {; w
62. 
    * B  K6 c, z3 p. A
63. cmd_ok:
    0 l* w: X8 i9 D& q8 e4 F
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    8 B; h, J( S; M' p
65.    
    - y9 R, }: B( L' R
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    / F% T" \5 e& [' X
69. 
    
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
从EISA系统之后，系统控制端口定义了一位用来快速重启的寄存器，就是在PORT 92h的Bit0，这种方式最终结果是和KBC一样的，HOST会拉CPU的INIT#以让系统重启。但这种方式不通过KBC，所以速度更快一点，代码如下：

1. in al, 92h
   - O. S; u0 H. d
2. IODELAY
   4 |; G8 s! Q5 I: ~! \% h9 R# q
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   6 `& d9 Q8 r0 \; t' g) j. m
5. hlt
   

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
  p" n$ @9 M( _# R4 q4 u" |& R2 c( N 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
这里大家可以认识几种Reset的名词： Platform Reset, PCI Reset, System Reset, Reset CPU.我们来看Intel的文档，如下图：
         

大家注意看，如果System Reset bit位为1，那么如果Reset CPU bit从0变为1时，系统就会产生Platform Reset（包括产生PCI、FWH、SIO、LPC、MCH Reset），即称为Hard Reset；如System Reset bit位为0,那么系统就会产生Soft Reset，即：和KBC/PORT 92h Bit0一样，下拉CPU INIT# 16个PCI Clock。

因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   ' ]- [0 s# x, c, L
3. out dx, al
   # e! {6 I6 b" R: Z5 v% V% z
4. jmp $
   

复制代码

也可以用如下代码“关机”（看你的机器的做法，也就是对SLP_S3#,SLP_S4#,SLP_S5#的处理）：

1. mov al, 0Eh
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   ! a" C- U  \# f
4. jmp $
   6 m3 U- x: C  Q) m& a

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
    这种方法“基本”是在“DOS”下有效，教课书上常称为"热启"。键盘中断会hook住你的按键，Hook就是BIOS的INT 09h软中断，当你按下这三个键时，就相当于Far jmp到 F000:FFF0处。用如下代码在DOS可实现热启动。

1.     jmp     F000:FFF0
   
2.    

复制代码

OK,你对系统重启是否又清楚了一些呢?

suchliang

不错啊

yangfan

不错，学习了。
# ?1 K0 ]" `6 D) U, [8 c还有人这样写：
mov     dx, 64h  
0 n, u2 j2 F$ F( Vmov     al, 0FEh
7 T  \' x- E; q5 x  R9 @: H- r+ Uout     dx, al         
- F2 n8 M' G3 C2 e; fin      al, 92h
or      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
/ u% Q, w  G7 E: cor      al, 6
" d9 z5 J! T7 q+ L- k& L' iout     dx, al

China

不错，各种方法都说了，谢谢。

yuhensong

CPU reset 好像不如Rci Reset彻底，经常不能完全Reset

knight956

请教各位下
经常看到 “reset with power cycle”。当powercycle时，看到板子跑了一段又再重启。在代码中powercycle具体是做了什么呢？是否跑完了Bootblock？powercycle的作用又是什么呢？请各位大虾指点。

bini

可能是特定平台的BIOS与KBC的system flag的问题，启动时，KBC标识System flag为warm reset时，可能BIOS还会发一次System reset。（也许是为了解决一些BUG而设的重启吧）

xtdumpling

谢谢分享，学习了，收藏了。

arren

好像对重启有些了解了

deci

学习了，挺全面的，收藏了

srcore

最近研究了一下Windows 2003 reboot flow:
9 N$ J* E3 Q) t( a9 x; s9 YIf(BIOS报告的ACPI Tabler版本>=2.0 && FADT中RESET_REG_SUP标志设置 && 系统中没有8042键盘控制器) {
  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
. G" s+ {5 ?/ ]  I4 a( N; e( }} else {
  port(64h)=0feh // 这种reset不是整个系统范围的reset，BIOS一般会检测到这种reset，并转换为RESET REG reset
% E' U7 L8 K0 Y' g}

1 ^  ~/ `+ {( f* S# E& e* y$ A3 W如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
Reset Register还可以在Memory或者PCI configuration space

mtogz

今天在查寻 out    0EDh, al这个句子的时候再次回到了这个帖子 ，以前在看程序的时候居然没留意

zhaomy163

完全Reset是會斷一次電的,這個可以在這你發Hardware Reset的時候根據要求調節參數達到..

axe1920

不错的文章，学习了！！！

xiong779

不錯的整理，学习了！！！

bicennan

in al, 92h
IODELAY
7 U* x0 e* `; U5 v) g6 L6 V9 Oor al, 1
out 92h, al
) N0 q& a& r( O& j) ohlt
; v/ I( ?% S% A' X8 {0 Y1 H" n+ i
0 t7 W/ `4 c, x( g7 F' v$ T这个 有个问题 在 PC技术内幕 中第13章 提到这个92h端口时，说了在MCA中bit0确实是做重启
+ Z9 W3 O4 B2 }  I) X+ K但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
% U* t/ Y" n$ z* [& [" L不解ing....
0 b( H, B2 d  x  X; T1 ^这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
& n) D: j) j7 Z9 R8 g$ x: ]而且我目前的水平还不知道该怎么验证？  也许我对MCA和EISA没吃透...

xtdumpling

参照ICH spec中对92h的说明
# L6 T, A, E8 V7 @4 |% @, N4 a0 CINIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
  K; ~1 H$ K, P9 g$ |0 J$ w8 SINIT# active for 16 PCI clocks.

xtdumpling

ACPI FADT中,KB8042和RESET_REG_SUP均不支持, ACPI OS 如何Reset?

蓝色永恒

Hi:
   srcore,
      按照你所述，windows 下的重启，如果有KBC(EC),就是发0XFE吗？而我去追了一下，在EC收到0xFE 的地方 下了个断点，然后做windows 下重启， 以及CTRL+ALT+DEL,发现均没走这个流程，而是直接跑到了 EC check   warm reset 的位置去了（EC在不停的check  RSTRDY# 是否低，低则 warm reset ）   ,难道是我们做的有问题？期待回复，谢谢！
  melow 平台（SCH+AMI CORE8）