[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.
2 Z& `: N/ ]' T1 I
9 d: h6 y5 n$ ~" Y: [* Q: @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. ;----------------------------------------------
   % D# |; G4 F! G1 J  A8 s$ t! z% x
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   8 ]8 Z0 c! f; z2 q
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   - v; O% I& l' H$ R, f$ d# d
7.     .model tiny
   7 C. D& `0 ?  {* t
8.     .code
   
9.     org     100h
   9 }) B9 _8 c& I# c4 P' f) ^
10.    
    & C* X; x$ S5 W! t
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    1 B) P4 E; r) H# |  q  E" N/ K
12. 
    8 v, U- O8 C/ C9 a% P7 g/ Q
13. START:
      @% o9 T" V; A1 F* C
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    ' E9 D1 J- B- l9 O4 l! o
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    0 l( U% E7 a$ \8 k
18. IODELAY MACRO
    8 `$ R7 Q- S6 R) j: U/ V- n% z! h! }4 s
19.     out    0EDh, al
    / i  |7 y+ p4 n. |
20. ENDM
    " U! e3 Y+ S" w2 l- a6 n
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
      [. }8 ~7 |/ s& z3 x
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    ! \: D/ _. |  Q% Y' u; N! n
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    ' W) N! b9 y4 t' W1 R& f( t1 m
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    / U" n9 T# U( d% q* b0 ^5 h/ L* l
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    & X& P1 {% R$ p7 h  ?0 u
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    8 z! N( h3 {: i5 ~+ h" t- ]0 D
36. 
    
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    ! ]+ K5 k' `' Z# ?" W
39.     IODELAY
    % S: y% j, N# V  }
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.
    ) W6 P/ B" S% m( R4 l8 _" O
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    ; G7 P' G; L( C: f4 C; R& X  x; I
43.    
    ( @6 g0 |/ k& Z
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    8 u( g. a  W0 p3 p
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
    ( h! \( i! K1 u
49.     IODELAY
    
50. 
    ) }/ a" U8 ?3 }- g4 }& f% [. T
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    ( R' o; p/ L: c* X; n6 O
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    + B; o# R; q, h; Y7 k
54.     IODELAY
    ' p% {; O+ {6 x9 u
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    + C  O1 M% P7 }* c7 h
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    : y4 s. h) G8 G
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    - W: e. |7 K2 T& j" v
62. 
    2 y/ L( d- O! W) i, u) \' ?$ z
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    6 V$ K/ V$ o) P% r
65.    
    " y. E, y  V1 ^" K+ B
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    , \5 U$ @. [5 v7 H
68. keyboard_cmd    ENDP
    7 S/ B2 c( u- O3 S
69. 
    , W# P- {; H" F: \6 P
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
" {8 Z) y" [: Y4 B3 E- r 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
   
2. IODELAY
   ; n/ N0 D! _4 t# w' T
3. or al, 1
   ; _; M# t; S1 g" b# o. d2 y' R5 C: {: D/ B" g
4. out 92h, al
   : O% J4 f" y8 J
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：
) Y& s; a& D% i$ g1 n         
1 D) `4 U: t  a
8 h5 O- g9 N1 I" W# E9 R' Y1 P 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
   
3. out dx, al
   9 L5 B2 ~" |" Y6 f/ x  [: B
4. jmp $
   % x8 B8 ^/ g5 K6 L: r

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
   ! ]1 N: R  g/ G" m
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   , |* b7 U0 p  A3 u  {, K

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
   4 s4 T" w* Z% y4 U
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。
" v3 f- n- D/ V5 D. M  H还有人这样写：
mov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
; y0 U" o; @0 Zout     dx, al         
in      al, 92h
or      al, 1
: w) i' o* h  h5 x& Yout     92h, al
mov     dx, 0CF9h
$ a1 _2 a4 J2 _9 R( Pin      al, dx
or      al, 6
1 j9 k7 w+ _3 l0 p8 fout     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) {
/ p8 @2 Q0 t* f, p% q& A8 ]! H$ M  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
2 X0 [9 X$ U- B: E+ I, w' M} 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
}

0 k! B! `( `8 a  o6 a/ F0 S5 }% s如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
8 g) W5 Z, o+ E; j# W9 C2 v& }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

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
但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
) K5 ~- X5 {$ M% U. d8 l/ I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
( j9 P: c  u6 x( A) bINIT# 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！
$ |0 r8 z9 A5 z2 F$ n5 T. ^0 Z  melow 平台（SCH+AMI CORE8）