[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.

1、KBC Reset
; r$ r, A, M; c5 L7 q/ C 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. ;----------------------------------------------
   ! ^- e/ }$ z* Y  Q; t$ {! @$ a5 {
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   6 R7 ^8 m. U8 E! Y  ^' X& u
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   
7.     .model tiny
   
8.     .code
   : k9 {" `* x3 ~: D+ _! x
9.     org     100h
   
10.    
    , ~% S; p( j1 X$ f) h
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    
12. 
    
13. START:
    6 i" C& `2 N) W0 q$ c
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    + v+ z0 j+ P5 S; I  q, ~1 e
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    , k; |7 f+ q8 k! `
18. IODELAY MACRO
    / p  \* u8 V! M; ^
19.     out    0EDh, al
    2 h) ~% J" I$ V# r% G
20. ENDM
    4 E. z5 [' s" B1 z; u
21. 
    8 J8 ?  C# B" c/ u- s2 k3 [6 l
22. ;----------------------------------------------
    . V* [; |3 ]# @
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    " F4 p" T4 `, U+ H  V4 \# L3 u3 l3 ~
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    1 F& Y# \' W+ s: ~
27. ;    调用    bl = 命令字节
    5 @6 Y. s7 A3 G  L# I  y
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    # L( I9 E) g! N# _8 X
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    2 p+ \  {9 t' C+ Y+ y8 f+ m* ^
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    % Y* `# d1 G7 H
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    0 @( g& k% m7 h; W
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    $ b4 r& C1 M7 u
39.     IODELAY
    $ O: n3 m, q& {
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    ! S2 S. k- u3 m3 `" o; m- V# C. G
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    8 v, R/ P3 U% y, c: z" F, j! _5 X
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    3 X4 O4 i8 U# N9 ?; D) S4 n
45.    
    
46. cmd_send:
    5 x5 D: [5 F1 E! I( G
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    ( z# U3 u# K* y# p5 N( d
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    9 `( H+ N8 j2 N7 ]+ \8 U
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    ) P9 X7 Y: b$ s$ K2 q# l
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
    ! i. D+ \3 A2 g- E+ B0 A' I
58.    
    # c# g5 U& Y5 f3 F- r
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    . a/ R% G1 p7 P
62. 
    ) m7 P+ L3 V# C$ O8 ?
63. cmd_ok:
    ; y4 R" ^+ W) V8 V
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    ' \" h5 |9 L8 ?( c3 J# x! s
66. cmd_exit:
    ! n, p: J3 z- K* l
67.     ret
    . G0 r+ Y: [$ D" K
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    4 b/ S* Z: v# g0 |  _4 a: V- K
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
   
2. IODELAY
   3 o& ~8 ?. w( G( `- _  Z# t
3. or al, 1
   
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：
         

) H8 C5 a: R2 P' D$ x 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 @( }5 N4 [$ @& ~2 l$ {! d 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   , }! N7 r& ]: |& i# f3 I
2. mov dx, 0CF9h
     V& a; p3 Z+ i5 ^/ }: A
3. out dx, al
   
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
   9 f7 ]9 u8 O( d9 V2 f( o% {
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   6 I1 n0 R' A1 y/ ~2 Z3 E+ l! X

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
0 q1 S# i/ s# 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
   
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。
  d9 C& K: C$ g1 H, G# u+ ]还有人这样写：
mov     dx, 64h  
# o1 `* N  x5 S- Vmov     al, 0FEh
7 p' [6 f; p2 b! E7 Lout     dx, al         
in      al, 92h
  M  q5 k& i9 T4 x, V  ]or      al, 1
5 `, V% i% \* R2 V) ?out     92h, al
! |  T% \! b* E) Y" d9 |/ }2 ~mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
or      al, 6
out     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) {
7 e( k+ u4 M- n; o* U, s  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
! L" n' T. t( d( e- _, N- o3 @$ N9 G} 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
+ ^( l# G) n9 w7 @}
. b* |; G- J: r+ \1 T2 g  T6 M* W
% }+ y6 ?# T5 f) y% R  ]. q如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
+ p4 p" ?8 a  a; U& Q( F$ ~1 v  GReset 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
+ i3 h; W. c4 _% j* k( a5 oIODELAY
. X# O( e/ j: r# ~) }! [& z" `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...
+ X: r7 b0 F: `0 G/ P% m不解ing....
6 v/ O3 {; ^; g/ [) |- h% Y7 v( b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
9 |- ^" M  D8 p; N9 b" iINIT# 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:
5 }1 @5 I5 c& Q- u9 ?0 g$ ?   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！
& S5 Z+ ~' l% {8 ?  Y8 ]+ o  melow 平台（SCH+AMI CORE8）