[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.

6 W$ V# s1 F+ m  ]. V1、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. ;----------------------------------------------
   - }9 M2 J% y, f; y  L
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   / Q4 x$ @' c. c" v
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   " ]# j; n3 p: V$ u' v4 m2 b4 U
5. ;----------------------------------------------
   4 L( q# `, j1 G' m3 }0 x
6.     .386
   2 O" T) u  A& I; U
7.     .model tiny
   
8.     .code
   
9.     org     100h
   8 S6 C6 Y  Q8 @( L8 ?* V$ T
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    , ?; z# n: B, S: y
12. 
    
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    ( o- S0 H6 o+ ~& ]0 D. V: A
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    # M6 K* l. `- Q9 r2 |. p4 g4 I
21. 
      V' N9 {% F- H/ n
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    : i; `  q: d8 L# V8 P
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    & T- ?* G9 y  p- E4 R
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    - K7 L: k4 B/ d% ^  n7 q3 d
31. ;            如果 ah =1，则失败
    ( n  I3 k6 m- X! N/ Q( ^. l( j
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    7 [& T! d, @8 q9 t% s- J5 z
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    0 o/ B  B( r8 o* G4 ]' m& n
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    2 L& v1 e/ ~# j9 r8 B' J
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    . Z' O  Q) m, h* T9 X3 `
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.
    . \; h+ q) e8 G
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    6 {2 t$ G3 ~) ^
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    
46. cmd_send:
    $ b4 |" Z# m9 h* l. k
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    3 ^% t" o. [  H8 e3 Y: h
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    7 Y' p5 z! d0 V2 `
49.     IODELAY
    $ g3 t% `  }1 D- J1 c- e0 b5 w
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
      a) O( y! j0 V4 r& g' c
52. cmd_accept:
    1 ]$ ^. A' y2 ^2 d, h
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    4 N+ B5 ?- K1 n9 h
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    ( b. E4 i9 o7 h' @7 H; X4 k/ w
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    ( P5 _. g" K7 W+ U
58.    
    6 @+ p$ S9 W, i& g  @/ a8 U1 \# z8 i" S
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    ) }; y; s/ }7 A; r2 u
61.     jmp     cmd_exit
    " e+ Z3 Z3 F/ q7 ~' m- B, J
62. 
    * q) U! m, R+ C+ ]
63. cmd_ok:
    ( B0 r& }7 }2 H
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    ( L% C( W4 ?) v% F8 \' u) w
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    * {  t& a, p+ N/ r
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    
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
   
2. IODELAY
     i! y" ]  X# x% q
3. or al, 1
   ) M# }) l* W* C8 P. z! [6 k. h
4. out 92h, al
   7 i2 {2 m" _8 F: b6 o' i5 l  C. ~
5. hlt
   ) s% v/ j6 O0 ]! N5 l9 w: g9 i

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。
, ~! V1 T1 z2 Q# j% r, s 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：
         

1 e9 e/ U, u+ z  z, ~0 g' a; T 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。
" |0 H, D; A2 f$ |% h, v
5 |, v% w2 P7 q 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   7 v8 S4 B1 p$ M5 w
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   1 }% K5 a+ b& j% s3 E! F; S$ R
4. jmp $
     |( r9 q3 S* w4 ?: r5 v

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
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   # o- B! L4 i. J4 a

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
) F0 x5 B+ y, z  M) f* @0 p    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
   7 w( v3 U. ~& W1 C
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。
; X5 h) N5 k0 C) w1 x  _还有人这样写：
' I0 P* `' h9 T# @. _1 ~; fmov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
out     dx, al         
: d/ R) T) M) G' {! O# @4 Fin      al, 92h
- y  U5 i- g6 y5 t6 d  b* Y( @or      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
) q0 @1 J, o7 Ror      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:
+ ^4 o. O/ v; j$ jIf(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
}

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
IODELAY
or al, 1
/ X5 @5 ]( F2 m$ lout 92h, al
8 A8 `' b3 H4 @6 ^, a  a/ |; Whlt
% t* X, U2 L4 C6 }9 z3 R, V. X- C, ^) }
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
7 S; B! Z; f6 P+ W1 |但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
9 Z: s( t# W9 A( S2 j% n+ [1 Q不解ing....
. b0 f+ u: O3 a: f7 ]! X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
! R5 j, M% H2 J1 R# y$ aINIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
! ?3 m9 g2 k9 T% A5 |$ N# U- SINIT# 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,
+ G' ~9 o, P/ w* K4 I      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）