[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.

+ I! q3 k& g3 ~1、KBC Reset
  _0 B7 F2 r" c: f; U 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. ;----------------------------------------------
   ! \: y: U% I, r" B
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   / D6 ?7 M6 F2 q% b3 Z4 {. ~
3. ;----------------------------------------------
   7 w+ u* p7 D9 c. \
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   8 e0 V: {5 Y$ d9 v# v  _
6.     .386
   8 R" I6 n/ }; U6 T4 v9 z
7.     .model tiny
   
8.     .code
   0 }, U9 o0 J# {4 T
9.     org     100h
   
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    
12. 
    
13. START:
    : ]; j- j+ L/ w$ d; g
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    + ^8 W+ @3 D2 w; O, g
16.     hlt
    0 ~% |/ `- V1 }5 U+ k3 P5 S
17. 
    + |0 ?' Q" J; F
18. IODELAY MACRO
    " j% B9 ~  v( ?+ e* l9 l; [. ?* L
19.     out    0EDh, al
    ' r1 I1 D5 W5 x: r; Y
20. ENDM
    
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    # Z3 B6 X& \& r5 S6 V1 @7 ]: c1 u' e
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    9 i; s- N; W8 l% E& C3 }! Z& u
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
      e; D' ~, t4 g+ [9 `* z- V' R
26. 
    8 L  h& M+ {! \
27. ;    调用    bl = 命令字节
    1 F0 q# Z; w5 x8 `' L
28. ;            ds = cs
    ' s% h! O3 `6 o
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    / z6 \0 ?6 p. P+ N, Z8 ^# H
33. 
    ; z' F# `2 z+ b* C( H# v+ Q# y
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    3 T0 w. U" p1 Q& g6 ~; L" F
36. 
    
37. cmd_wait:
    # y- H# x) }* w+ I, P/ \; k4 r& e
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    . v2 h" u0 K6 w( G
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.
    
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    0 R3 J" e7 {# @( U: v: M3 E  ~* ]
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    1 ?( O5 Z7 ~0 r) O3 ^
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    / z. e2 l& H+ c& h# k) F! `! q
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    3 |% e' Z2 {2 v8 k
49.     IODELAY
    7 T2 O" P; [- [2 P9 J5 J7 \  X$ b
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    : L& m) N, I) v( M+ o
52. cmd_accept:
    " _+ p. L$ H, ^) M! H
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    # C& W( J5 D" p7 V9 l3 G
54.     IODELAY
    
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    ' u8 E  K" \5 F" {5 {: P
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    $ J6 k" R2 F$ j& z5 D
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    " C0 C) f2 \7 E' |  ?4 o' P
58.    
    . ]& C) v2 ?7 d: h, ^/ d
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    6 @* y( Q* O! ]( g/ S
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    " o" K3 T$ f1 t/ \: H& I
62. 
    
63. cmd_ok:
    7 {4 S1 s  h/ I3 u0 V5 ~+ p
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    
66. cmd_exit:
    9 _! ~/ n" P/ J! p- f
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    + v+ I. b& m/ p$ W( z
69. 
    . j( E+ [9 `* C" q
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
( i# j; \. \8 {; o' f1 r+ F 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
   - D+ B' Y' n: i6 d
3. or al, 1
   - `5 k' ^# m6 @- Y6 k( J3 o
4. out 92h, al
     p4 Q$ B5 z8 @
5. hlt
   - B: n: d* h2 w. |. H7 c$ k6 O

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：
0 ?9 N0 A5 M) L- x* R         

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
   
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
   * W2 @! y; S' E7 m
2. mov dx, 0CF9h
   7 h0 S& X3 e5 t3 }; X/ b
3. out dx, al
   
4. jmp $
   

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
   " `$ O5 m9 P- A7 C! H
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：
mov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
out     dx, al         
in      al, 92h
* v; v- f; c) {4 S* C2 H) O$ ?or      al, 1
out     92h, al
6 `) t0 X* L7 O$ F3 emov     dx, 0CF9h
in      al, dx
or      al, 6
7 @4 k- d8 U- M' ^2 r& ?4 s6 O3 Kout     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:
8 J. Z: R9 Z  R# s, uIf(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;
' z$ w* K/ T0 H' t} else {
+ b4 h" `0 N& j& O- m8 ~1 r6 `  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
4 [8 u/ J. j& S1 e}
+ Y0 D/ M0 ]% B$ f
- k" B0 j1 N$ |8 M4 J3 Z: G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
( y0 O; `7 H1 z# p9 n# F4 D% x3 Q) Por al, 1
out 92h, al
( Y1 w9 B/ c) _+ L- A$ D8 Xhlt

- [, c! Q" x  }2 }( ?# X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...
: {, g* W6 h& {# l不解ing....
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
% G9 o0 N) z. p9 k- N( ~INIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
. I# q3 Y/ Z  I3 o* |" `6 ~# @9 }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,
3 y! T- u* S9 @4 }      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！
: Z+ p7 N; e8 f$ @9 _  melow 平台（SCH+AMI CORE8）