[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.
5 _+ [* |, j1 |# b0 y
9 w5 B( ?% e8 n% d. P0 n! E' }1、KBC Reset
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
   / ?3 w, z+ l0 _7 G
3. ;----------------------------------------------
   " I& E0 E: f' K! M" T
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   $ I* U8 \9 f5 ]# ~* I/ h- \
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   
7.     .model tiny
   
8.     .code
   ! c1 N! l5 h; c, H
9.     org     100h
   # C" I, D0 \5 K" E  x5 L
10.    
    - [6 @9 [5 V* [8 a/ K8 n
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    7 v4 a( d$ P4 |- r3 N. T
12. 
    
13. START:
    0 B4 j5 h' Y) X' A
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    6 Y' I: J- M. A5 w+ x2 d1 |; K1 X
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    * f/ y1 l& ~. O7 Z3 B
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    ) s3 B' }7 M$ V/ g9 C9 ^# \
21. 
    5 ?6 z, g; c6 ^. M, M1 H& H6 n
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    $ z$ j: ?5 ]/ N' J6 Q0 t0 T
24. ;----------------------------------------------
    0 {" ?1 \- h) C3 R; y" u  G
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    & q, b, V  L* O4 D& \3 P
27. ;    调用    bl = 命令字节
    $ f% t; G/ _2 ]8 R( Q
28. ;            ds = cs
    , X0 ~" [. @' Q% P0 G+ {; r
29. ;
    ) r% M5 B4 v* |! H1 ~; L2 t
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    $ _; {  ~% K% v" z& o
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    ) A: w- P, e4 N# v9 {
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    / b, B* n/ i6 M7 f
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    $ F8 v  `5 K( {- @; h
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    6 ]  z  U/ u* ~$ R7 d+ x
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    : q  N( W  E1 h% w6 R& t
43.    
    2 y& v% u' Y8 F5 m  |7 V+ ]# e
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    . ]) a. Z6 z( p
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    - L% ~0 _2 b0 B+ P# }) j- z
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    * n/ w+ o& y" ^2 l# `9 K3 t- h
49.     IODELAY
    # z% M: P% e# c( B# K. j  s
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    - a; Q2 p4 s( k3 t
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    ! r" v% E6 k, y7 `2 R
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
    ' U# N7 m1 j/ K( u( `; O
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    6 T! S- E6 {& i' X4 n" f8 j( C
58.    
    . q, O8 ]! Z& X- q  g% p
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    6 L  ~0 ^* c; }. _  N+ K
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    
63. cmd_ok:
    % X( Y  C2 b1 o/ f( U5 t1 R
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    4 V3 v- B7 [7 Q5 v
65.    
      Z$ j8 {; Z$ }! o/ r: i7 l/ N7 j2 M
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    6 p0 _! Q5 O5 a- p
69. 
    ( B/ b3 y: b( ]% n
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
. o: P+ M! X5 W; Q- @* [& K% J 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
   % k9 y. t& p1 h4 Z. s$ ~0 P5 B
2. IODELAY
   ' C. ~' V8 n5 L$ m0 r
3. or al, 1
   4 T# C- N9 N$ _: _; A7 ]
4. out 92h, al
   
5. hlt
   7 {3 b2 q: b* H4 u* |: z

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
0 L, K, e; L' } 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。
0 D4 D" F( I8 Q5 u8 z: B' G0 f
因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   ( H9 h: m! ?' e6 D0 `, L, J0 E
3. out dx, al
   0 z  Z5 ?0 c' Q' f( P1 L
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 B1 x* i( E3 a8 H3 T! c8 i
3. out dx, al
   ! \9 t+ u" J1 z6 l
4. jmp $
   $ _9 O) R& o0 D/ R+ ?

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。
还有人这样写：
* [( M$ u  k. t7 ]8 B% }5 [% rmov     dx, 64h  
! W( b. x6 Y- h$ A/ K% a  kmov     al, 0FEh
! }: @! v2 f5 [out     dx, al         
in      al, 92h
or      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
# Q5 p/ q0 s5 Q' _in      al, dx
or      al, 6
% ^7 y/ c' W/ ]. sout     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:
If(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;
} 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
}

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
or al, 1
out 92h, al
hlt

/ }* k' S$ n6 \( J9 P' @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
- x1 L1 l* m* g4 F; G$ {* q但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
$ L: ~9 ]* d' b不解ing....
0 y9 n2 k; N  G6 \: {6 T8 X" y这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
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
INIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
INIT# 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,
/ e% v. ?! n9 o4 ^+ K      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）