[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.

1、KBC Reset
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. ;----------------------------------------------
   / [+ j+ o; O+ Z2 f4 ?/ P* h
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   ! o$ a0 }- g( K2 T
3. ;----------------------------------------------
     g. X  N7 g% `. i6 M
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   ; I3 I2 }1 l1 \
5. ;----------------------------------------------
   2 U: \. A5 {& C+ z: D9 M
6.     .386
     t4 E, A& P: P; A7 j% j0 [& p; J
7.     .model tiny
   / B1 j+ H/ I$ D. V! T3 Z
8.     .code
   
9.     org     100h
   ) q8 v( A& e0 _7 w) X5 a8 c
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    9 F2 N6 o/ U( @  |: o$ ]
12. 
    
13. START:
    ( y) I% G& c! ~4 h% b7 _
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    % u& B0 \% _# a
21. 
    ( M$ @1 H8 K! y: c; j, D% W- b  x7 y0 m* _
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    3 A5 u% l% P. @, v3 q% ^
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    0 O7 }; _7 y6 s2 \
26. 
    " j( M9 o3 I2 l6 Q
27. ;    调用    bl = 命令字节
      X, ^$ G! T( _) x6 D, M0 w; h# A
28. ;            ds = cs
    2 S5 W  z0 a4 C7 |" Q
29. ;
    5 y+ b8 t$ S6 ~) s
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    0 y4 P' o8 G. r8 |# h
31. ;            如果 ah =1，则失败
    % [+ w/ \( g. v+ U+ l
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    : I2 L; ?  O) ]8 e$ p5 \
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    8 `/ F: Z$ C. X% X9 M. d: R' \0 g
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    & X3 Y; J0 l/ V6 {, a# J' E
36. 
    
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    : Z9 j2 ^% ~4 @% }
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
    . o3 H/ Y+ e8 v0 V8 O# Z7 t
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    ; _0 N1 _% n0 g/ y$ i. O
45.    
    5 c/ C  K6 b8 D- L, ?# V7 t
46. cmd_send:
    ( }& \* d6 a( u+ g* A
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    & p/ q; R4 V0 B/ o% F7 z
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    
49.     IODELAY
    
50. 
    ' k4 c7 a2 R6 |6 C, s
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    + A: o1 m1 |/ o/ o4 @. I
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    0 ^& `. G( F$ E) i7 o1 v9 m8 n
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    6 D7 ]  `% v0 n+ ?. t6 \. O
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    1 W. ~2 p& x1 u0 ]' m
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    ; j9 e, N2 _, h4 t( b2 H. u& M
62. 
    
63. cmd_ok:
    + [$ D% w3 n& N/ f, H2 R
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    / ?+ f, j4 W0 [7 l& M
65.    
    3 E% n. X5 ?" M8 u3 x
66. cmd_exit:
    " U& O( V9 B/ e7 m6 J% R" X7 S& J
67.     ret
    5 S' w& v7 p4 ^/ u; a) ]
68. keyboard_cmd    ENDP
    - P9 P, I" J' y
69. 
    
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
2 z* G, N! d. @% L! A1 I6 D0 H+ N 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
   1 }. X/ _( w+ O
2. IODELAY
   
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   - ]+ L  J  U9 [* A$ k3 }$ E* V8 y
5. hlt
   & ?& K3 |% z1 c- \0 d+ B

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。
/ [& H& B2 U8 N3 G+ e 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：
         

9 a- k2 }6 z; D$ u* }) p 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。
1 @! x+ A5 q3 d% Y5 ]8 M. x6 ]
5 c  C4 F; r& a 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   ' f. c: X3 i! A( W9 P( S" s
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
     ]( m; U* {  r+ ~! J  ^

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
   , w. D  W1 f. x2 ^' [
2. mov dx, 0CF9h
   ) ~- r% o9 A& a( g7 _
3. out dx, al
   / }3 V3 F& k* C  t' e
4. jmp $
   1 L5 R- J1 P5 Q) p% @1 j6 t8 f

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
5 }6 g- H0 k; e+ ^9 O' l- d9 i    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
   0 C2 {9 Y$ q% Q, _' G0 y2 o
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。
6 |1 R. q5 X' ^. C; Z; k还有人这样写：
5 M- m( W! a9 z. smov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
1 w7 F' d9 `9 R9 `% W( ^4 k  Xout     dx, al         
. @. E( i  Y( L& Min      al, 92h
or      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
$ p% ~6 m" V8 Bin      al, dx
or      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:
3 L" ~: @2 \8 N% aIf(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;
} else {
  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
}
. w- e$ h7 R- X% k' j6 c3 W: Y
如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
- A* H( a- O6 JReset 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
- G8 w. ~) o  [8 S; G" vIODELAY
( S$ |0 `4 u6 Y. n% M2 M- cor al, 1
4 t& M3 T5 |+ S  W! Nout 92h, al
/ {) e( p7 H, f' N% N4 D! J4 O7 lhlt

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
. V9 b9 S& _$ R但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
( Y9 W4 L5 c% V5 J5 X& \! E8 m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
( Z  H2 N- q9 ]& V  ]6 fINIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
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:
2 e0 p) l* Y8 W# ^, M: [   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！
  melow 平台（SCH+AMI CORE8）