[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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5 W5 ^* T7 v% q, o/ x' G! P1. Introduction
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  w) J$ i* N  s8 i7 K% lIGD OpRegion是intel为了改善传统的Integrated Graphics Driver和BIOS之间的通信机制即SMI、INT10存在的缺陷（SMM mode有可能会影响OS的稳定性，Int 10则有可能受限于OS)，而引入的一种新的接口。它使用SCI取代传统的SMI机制，取其精华，去其糟粕。
+ q/ [. F  R" j$ F' POpRegion被加载时BIOS会透过GMCH的ASLS register写入OpRegion的base address。OpRegion的Memory layout如下图1所示：

8 d5 _( ]' c- A" `2 ~4 B& W8 X                      
1 ]$ C  n& u6 o- |2 N0 L0 a9 V                          图1
OpRegion是System BIOS和Driver之间交流信息的重要手段，而且我们也可以在OS下透过ASLS这个register，获取OpRegion空间的信息，进而可以用于Debug Graphics driver和System BIOS之间co-work的一些问题。
0 i  r" R5 W3 i8 p2 y! d1 Y: m
, c8 }0 R5 F1 R  n8 g2. Mailbox#1 About Display Switch
( Z4 x) D! Y+ n0 h
Mailbox#1被称之为Public ACPI Methods Mailbox，它包括一堆成员变量，这些变量有些是必须实现的有些则是可选的。它的layout如下图2所示：

) ^/ e6 K9 f7 o; e% C" Y) D* H5 V. e

图2

7 `4 A3 e4 M. D% S

其中与切屏相关的变量有如下几个：

( }( @1 L$ \! B; B4 ~2 j

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

3 f7 Y7 \& V! k" ?; q

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

DIDL表示该平台所支持的显示设备列表，最多支持8个设备。Graphics Driver在初始化的会call _DOD method获得所有的支持的设备列表。

1 q& |; |% p1 u4 Q/ S/ @

CPDL表示当前接在VGA上的所有设备。Graphics Driver会detect当前连接的设备，每当hotplug、remove时，drvier都会重新detect设备，并将detect的结果写入CPDL，而且该位置对BIOS是只读的(RO)。在Hotkey切屏时video driver会使用CPDL中的device列表去call对应device的_DGS function用于决定下一轮的显示设备列表。

/ O4 ~+ I9 w# |2 A6 Y: i1 x, J

CADL表示当前正在使用的设备ID，在启动和模式切换期间driver都会更新这个位置。BIOS也是只能读取该位置(RO)。BIOS可以使用这个位置的值去支援

_DCS Function。

NADL表示当hotkey按下时，driver需要切换到的另一个模式。它的值取决于

7 e- n1 ~9 _( f- {! H$ \2 ]

VBIOS中的toggle list table。在HotKey切屏时_DGS function会根据NADL中的device列表决定下一轮的显示顺序。

TIDX 表示VBIOS中的toggle table index,BIOS可以动态的更新该index值。

* C& U. N" y' x$ N& A* g/ X( B

Video driver通过该index决定下一组显示设备的列表。该table存放于VBIOS之中，最多支持4组。OEM端可以通过需要VBIOS改变显示的顺序。

' S" c2 e; Z) k$ X3. ACPI Extensions For Display Adapters
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6 N) w1 j. p! O8 m7 q$ u% L另外一个与切屏密切相关的部分就是ACPI 中有关显示部分的扩展部分，这个部分主要是一下几个function：
_DOD 该function Graphics Driver会在初始化时会call该funciton获取该平台所支持的所有的device id。在windows xp下Debug发现如果使用hotkey切屏时，每次按下hotkey，Graphics Driver都会call一次该function。该function返回的数据格式如下图所示：
, X) e. X8 T' j3 E
/ K& T' t9 X- X; V

; u. \# E1 ^) z: X( |

3 p- W; |  R4 x! a# W: X: n图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
该function并不会被call。
_DGS 该function用于在支持hotkey display switch时，查询输出下一轮输出设备的显示状态。所支持的状态有下述两种：
& W2 S5 g3 O+ k. Y  a, ?( [

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
7 K( J7 f* h5 k! n- [- S_DSS 当设备的显示状态已经确定之后，OSPM会call该function。该函数会带一个参数用于决定设备的输出状态，参数的格式如下图4所示：
& e& O  q, W# N* }

图 5

& w# t% K6 G9 k* O4 \
4 O5 P/ `# p4 O" a  l. A/ l4. Hot Key display switch Process

有了以上的介绍，我们来看看按下hotkey之后设备显示顺序的完整过程。<<Intel Integrated Graphics Driver OpRegion specification>>对display switch有非常完整的流程，我将按照这份流程并结合asl code的实际状况做些说明。
3 f7 K) \: `5 U* ~* G: W( l

" n7 ~' V2 }9 v3 }% v3 z

图 6

当我们按下hotkey时，EC会透过Q_EVENT通知BIOS，BIOS收到该Q_EVENT后会call IGD.GHDS() function，GHDS会call GNOT function，而GNOT最终会call Notify(VGA,0x00)去扫出所有的显示设备，这时_DOS=0会被调用表示始能切屏的功能；然后再call Notify(VGA,0x80)去做切屏的动作。在win xp & 2k下，_DOS=2将会被调用到，表示暂时禁用掉切屏功能（因为现在正在切屏），接下来是然后BIOS会透过_DOD获得支持的所有device id，call对应CPDL 对应的device的 _ADR fucntion 获得该device的唯一的ID。然后会call _DOS设置输出设备切换始能，下来会用OpRegion中的NADS去call _DGS用于决定下一组显示组合。最后再call _DSS确定显示组合，再后来就是Graphics Driver sets new mode。
以上就是Hotkey display switch的大致过程，希望能够对大家理解IGD Driver Hotkey的处理过程有所帮助。
参考资料：
1. 《ACPI SPEC 4.0》
( U! |/ F# X: r1 M1 K- x4 U2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
3 j/ I4 _# t' D. ~5 r1 _4 e
! d* k8 H# p2 Y) mPeter
9 k8 F5 ^4 A0 ?9 t1 h2009-11-22

suchliang2009

看来你在Insyde学到不少啊

topway

謝謝分享，學習一下。

hsvincent

不错，总结的很好。刚开始接触mailbox的时候也花了很多时间看code去了解每个box有什么用
6 q3 ]2 v/ g& z! O5 q' v( ~但是楼主提到的只是WinXP而已，到Win7就基本用不上那些mailbox了，而且在Win7下还跟regedit上的一个feature扯上关系了，具体也不是很清楚，希望楼主能够研究分享一下