[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.
9 h" ?6 E  w) a4 F& J8 S  c: o$ j
3 Y0 C0 x" D; H2 j1、KBC Reset
$ F% R: F6 Y) e& P9 V8 x 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. ;----------------------------------------------
   7 z$ |7 d1 y: ?2 S
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   2 g  ]& d+ o4 z/ m" q* r+ M
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   9 G. }  R0 f" r. v: Y0 e
6.     .386
     R2 G  |9 e" u" [/ U. @
7.     .model tiny
   
8.     .code
   ) k, f3 F4 K! Q" a4 D
9.     org     100h
   - i3 ~, ~2 l3 }6 s) P+ E2 d8 r: o
10.    
    ) E, t0 u& `3 a5 T1 D
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
      ]# p. p# X9 g& {, Q+ o
12. 
    7 |6 v' F4 k# {9 G, \
13. START:
    7 ?- E+ G) n' e8 j  P" B1 I6 j6 a
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    ! X( m3 A# ]7 C0 a1 R, m- }) F. h
16.     hlt
    $ T7 O* F3 I; n& e( ^- u" }6 S
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    % u/ v5 q8 V) r6 M
20. ENDM
    
21. 
    , H  L. }( O$ u8 X6 j
22. ;----------------------------------------------
    & H6 M- ~* \; Y5 u) [' |
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    0 c# ~# w5 n6 u3 d; H( M
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
    " v) f/ ?3 K! V3 h
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    ) D; r3 Z8 X4 ~2 b
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    7 r( ]+ w1 c: \  p% y8 b
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    . _) u+ {! p& D9 ?1 d& G
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    * g! [! d' b! R" V1 i* G# v
37. cmd_wait:
    ' }) T3 V: d$ `1 S
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    
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.
    1 R) x# Z+ q! G* M$ R! ~5 J( R
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    # Q# @" h0 u0 T0 \0 t0 r) F9 m8 F
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    
49.     IODELAY
    / m: `" B0 Z( U0 u5 i
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    3 Z4 z2 G* F( H6 Z1 y' R) G
52. cmd_accept:
    ) z9 S! c# m& Q
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    * n' m4 l* I' L( r, x7 l
54.     IODELAY
    0 u/ w2 P) h" o
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    + r6 Y9 B! ^/ c4 N3 z
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    ; @4 M# {/ Z% B+ r2 Y, I0 S
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    * P! u4 {. d3 O; T' x8 U3 }" c6 F$ e
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    ; d* W( j- b- R8 z6 d& N
63. cmd_ok:
    7 P: x; p0 b% S+ @2 \) }) h
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    ( w  b9 w8 \6 T' c2 o
65.    
    
66. cmd_exit:
    : ]% P% h4 f6 c
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
$ V; l8 _1 f0 v3 x9 ~ 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
   $ T  W2 W7 o; i/ Z5 o( N
2. IODELAY
   
3. or al, 1
   & Q) H" O; t4 d* w- J
4. out 92h, al
   
5. hlt
   

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。
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：
         

$ ?# G! Z$ ?  n- K' V3 `' ?6 A; H 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。
) f+ e' l8 R3 T8 V
( C( i( V) D, N$ v; R 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   - \% H" _/ ?# ~/ x

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
   , M* e( J$ r; I# l1 u. F4 e! [
3. out dx, al
   ( h. @7 Q' y' X& C" }& D0 A" V: F
4. jmp $
   . n7 F: ]) ]# i5 V; T+ ]6 z/ V

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
2 O1 z, y( p4 `* n    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
   4 f/ d( U! L  E& Q8 C4 Y
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：
' `/ d) a" X9 F, d  q' Fmov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
out     dx, al         
3 }1 D7 T: P; _$ ^6 p9 Q! Kin      al, 92h
or      al, 1
2 h5 e" [- v/ w4 g8 Y. n: Oout     92h, al
mov     dx, 0CF9h
0 y5 a/ n% i/ [( iin      al, dx
or      al, 6
8 z+ X. w" ?. _: D' L, Uout     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
: I$ J. @) X  x- x& g+ j! Q5 y- @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) {
  j% S' ^1 W( a9 s3 q  ]  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
}
+ z/ H+ c2 A. S2 [$ g# J
如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
) b& j1 L1 I, g6 s# BReset 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
7 [4 @& J' i$ L& a/ L! b3 SIODELAY
9 R+ R! c7 O4 c) _* m! i& t1 tor al, 1
out 92h, al
hlt

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
; [, l0 C( R9 e但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
( F' ~% q) N  h* P1 i; A这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
' N: e- S5 Q3 ?( I/ s+ q, j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
% s. F$ |8 z0 p$ T8 UINIT_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:
, @! D! r- _* y8 X( B3 \" D. B9 A   srcore,
0 J! p, z& q0 u! Y( [  b8 G9 A" h      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）