[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.
) D% u# M& t+ c* H* H
/ `0 E: t+ _  e7 |* l+ f# [1、KBC Reset
  ?. v& d; ~$ ?, {0 d3 N 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. ;----------------------------------------------
   3 `- |0 D& }; W% ?: g+ q
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   : \% f  `- L4 x- @7 n' i
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   ) e9 X5 v$ |6 `3 E1 g
6.     .386
   * R. ?; w; B2 I0 X! `6 e/ }5 J! @
7.     .model tiny
   
8.     .code
   
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:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    & S9 K* }# `3 Z  K
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    : E6 x: m% A  \& |# Z8 S
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    9 C5 p/ X, }* m2 I: g: \# @; o& Q
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    7 N9 C( u' m7 j" ?
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    # W5 r: n0 U6 e" H, s
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    2 `# A. U6 \$ U: y0 q$ I
32. ;----------------------------------------------
    ' d' _. L6 ^8 P+ X2 V, K4 ^0 y
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    3 U) y9 q8 }5 M% t9 Q( E
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    ) q2 \: e$ U3 `( M( l3 }9 l6 F9 L
36. 
    ( g. K% Q+ {% E) \
37. cmd_wait:
    ) S* T! j+ }; c; h$ \! e: S
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    : o& D, C3 l$ I; q! L. W8 K9 D
39.     IODELAY
    1 y6 V+ q1 Q! E' ^% T
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    7 j) q4 g1 ^$ e7 y/ b
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    * d+ U& R, c. l% E
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    : p9 H! H0 w2 y# b( h4 Y' s
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    8 {5 x4 z, @7 O2 z
46. cmd_send:
    : ~) j$ M# ^" M
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    
49.     IODELAY
    
50. 
    1 S7 `$ O" I& X1 T8 `0 i0 o+ N* W
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    1 B; G7 f3 Y2 z# S- E& G
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    + X5 q. x6 H5 @" y' 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）
    1 g3 z8 n2 M2 p8 m/ q0 R
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    ! u/ R* q; N' `! J1 c% S6 D
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    - F3 W. U; |) P' t3 j/ ]& @
61.     jmp     cmd_exit
    * u/ m( g2 p- q( w4 S9 g) p
62. 
    
63. cmd_ok:
      b8 L* V' K/ y) u8 i6 x0 b
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    8 F: e& ^4 [+ h( j, ~2 b# o2 ?
65.    
    
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    5 Y) v4 D1 {0 Q( a- ]
69. 
    * J/ O' P3 y8 p
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
   ( h, y! i) d6 I! u! _& M
2. IODELAY
   6 b) m. `- ^2 }1 @# R
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   + w8 a& h3 J0 I
5. hlt
   9 s# m& R7 x6 `* p2 f" J) a

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
7 K0 N3 o$ {/ u0 W& ~) b$ A9 ]/ c& m. I 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
7 i; j1 e. b, L( z  m4 o 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& B5 q3 ]1 U. F
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。
) E% \% S- O' D$ i! K, I
因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   ( O2 T$ e. Q6 ]+ y7 y
4. jmp $
   5 `8 S% E1 m  D* p" j/ e, b0 z

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
   # m! J) K' `# Z6 I* G% t) J
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   ' H- J$ G$ l  H: Z( a

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
9 e6 g. }5 C( {+ l: q* d    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
   + J4 |$ ~: o! Z. g7 U, ^  z
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。
" @9 G1 F8 F2 @2 v0 H还有人这样写：
. A  ]+ T0 `8 o+ i9 S6 Lmov     dx, 64h  
5 ~9 C. y# B# Xmov     al, 0FEh
9 s* A9 O& A2 v2 l/ kout     dx, al         
in      al, 92h
% W8 Y$ `  I" p5 nor      al, 1
out     92h, al
, i' i$ V2 u/ Q6 [mov     dx, 0CF9h
9 n6 h# H; X, ~: g  s, oin      al, dx
1 b' i7 J6 @0 ^- t2 r1 mor      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:
' E9 H6 P( ]8 bIf(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) {
* f1 R  A1 U! n' v  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
} else {
# g& P7 {0 T1 w  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
}
# Q# o2 Z2 I# t
5 v$ ^5 Z% _$ z! u/ l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
5 h6 a: ~- B: b1 C! Y+ oIODELAY
or al, 1
out 92h, al
hlt

. W5 G' o  P/ _" t, 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
: J: `/ K. p# t+ t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？
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
0 m& x! m% g% GINIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
$ P. Y# D3 M" l" UINIT# 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！
% X6 ~; u) U0 N  melow 平台（SCH+AMI CORE8）