[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

1. Introduction
1 n1 o+ d2 @% t& N1 l2 c! f
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。
2 u& d* H2 V9 X$ C/ z* W9 F! qOpRegion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：
: b5 d+ @2 U) {/ J
0 E& [  Z% c& b/ z! p                      
                          图1
) T% W9 B$ x8 }1 p1 v; ^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。

1 B( b8 W  f% i- ]' D6 r1 s2. 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：

% ?) t' l3 ]' T  R6 D

$ q7 [+ O+ C1 e5 U

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

" ^6 z! r4 ?& e0 a0 C3 h  G0 [

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。

$ m( F7 X% K# m, b

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

+ G% n& f- q3 M

, D) J$ c( n' t$ r% H  l_DCS Function。

$ Y% L# n0 D4 I# U

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 y4 O8 n& Q' ]! [- c5 D

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。

- a: q. g% S9 x* Q5 v/ ?! F7 k" w/ M

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。

9 y4 e3 B+ R- T. l4 I  ^3. ACPI Extensions For Display Adapters

; t) m, v8 q$ }7 |, w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：

7 f2 ?. H8 @& T
& Q& `$ _0 }- x+ b* G图 3

2 T+ u* i1 N* s) J_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：
+ P" j" @2 m+ v& |

0 D- h* L1 r- W$ J$ @0 D% T

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
_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

( l6 U6 R5 y* n# e4. Hot Key display switch Process
3 L/ w' Q1 \3 c; v: E/ M- |9 Z
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。
+ [. m  y$ f0 Y+ }2 f( s2 L# b: S

, X' m  n( `: j( a* `+ L

4 W8 W' l, y0 z! ?0 {0 U- B

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。
1 U# a& c7 \# [, E& N% o$ {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。
! f! L* k" Y4 `# B参考资料：
4 F) f$ i2 P8 |. x* {1. 《ACPI SPEC 4.0》
5 v6 B. U+ z, i  A3 o. L7 ?2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
7 L' V5 e! V# o2 p" i2009-11-22

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