[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction

" B, o0 q9 O/ A9 n) v9 u* N! v4 ^IGD 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。
OpRegion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：
# M- o' p. y# Z8 p7 ?/ w
+ L' M) G) m' q( g6 J; H* b+ t                      
: ]: T  }4 k/ t4 d" @, n, m                          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。
# V9 I$ c' J1 `
2. Mailbox#1 About Display Switch

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：
8 \3 h- V' q; m6 W

图2

) l* E% e2 ~6 k9 I( `

其中与切屏相关的变量有如下几个：

( e/ w+ T; |' X* y. K9 u3 b$ [

0x120h DIDL

% h. Q: ]% {) ?

0x140h CPDL

0x160h CADL

( }( J8 {$ g0 P

0x180h NADL

- Q/ q+ M& \% t5 Z8 I1 p% C- d

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。

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。

% g0 ~2 K3 o% e7 h

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

+ j" ?& q! r  i+ l9 o

2 D# A2 N. t$ b# j  f0 y" X0 p, \_DCS Function。

$ s/ Y/ t1 S4 F2 f+ C% T, K: b

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

5 L, b" [* q" C( Q6 q0 g1 T5 ^

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。

. e' o) X5 y1 ^& g3 n7 {4 _

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。

3. ACPI Extensions For Display Adapters
; E% X" T; `+ `; Z/ a
2 G  v, V; G2 H! y0 M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：
$ F" }0 z5 _* B+ ^( s* R! J7 @' s_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：
' d5 q1 _/ f( G

% p8 c5 G9 z) Z! `- g1 C, l图 3

- r) ]7 F: W, W7 a. a_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
  p8 v) {6 Y* s5 M2 z4 E' ?8 P_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。
: A) P, E: g3 K. [_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：

  a3 T" E8 ?  \7 u

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
5 R0 N, e% G$ t9 H( _6 ?+ q3 N  T_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：

图 5

4. Hot Key display switch Process

9 [7 J3 V( C; _0 |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。

( _( k) b+ r0 m, j/ z

图 6

6 B4 Q; C, F1 m' n/ |4 Y& k& z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。
9 L% D, z" v1 T' g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》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
4 P+ m6 s/ |, v, H! z8 L$ Q
$ f5 W8 X; r" h* G+ UPeter
2009-11-22

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
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