[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.
) G' \5 x% C* p( W: j
1、KBC Reset
5 u8 `+ i4 Y% n) t9 } 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- F7 w2 P, E, ]/ b
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   + S4 g! H' Y' s  H
7.     .model tiny
   
8.     .code
   , a- c0 y+ M1 N# j, L
9.     org     100h
   
10.    
    " B* _+ }8 j; i9 c  t3 v
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    4 [2 q5 |( H6 \
12. 
    % @; j- V( ]( n2 {1 ?
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    ( L; F: @. v2 K% k9 {9 U  Y
16.     hlt
    ( b6 U$ n2 S& k2 H
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    & A  |* d/ h8 W# e  @& ^* ?) F/ ~
20. ENDM
    
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    2 O5 ^5 v  y8 V0 _
23. ;    keyboard_cmd()
    8 J) Q" V  l. i  T  y1 c
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    / [3 j9 q# G( ^) W  N6 b9 }" ^
26. 
    8 G5 p. R& K* C8 \' P
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    $ l! b7 M+ ~% u, _7 I& f
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    6 S9 l* h- F5 ?
33. 
    ) E' p+ |/ n  h2 O% m
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    $ X' t) v* b& z
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    ' ]0 Q' \' ^: k
37. cmd_wait:
    ' f; f) P$ b2 v/ Z3 K
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    : e  ?* c3 k# u: {4 h8 P$ Z$ w; d; @/ C
39.     IODELAY
    
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
    2 _; R8 i1 N) h, V
43.    
      l# i3 }2 l4 }( b1 r6 E- U5 A, g9 s
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    / y2 k2 g+ j8 G- V8 D2 A  Y
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    ( a: Z4 k6 Q( v' H8 R$ r+ U- d
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    . w; F6 _2 z5 D6 p0 M
49.     IODELAY
    5 T" K. s- b1 P: g/ \
50. 
    & V1 N! y& g% H) y) Q! h
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    + }* K  ~; C; P4 Z4 |9 e  o# L
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    $ @! t* @5 ~/ j5 ]4 m
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）
    
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    & v  ^* ^4 _6 L5 d( q6 l  i7 i; B* p
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    ; ?" p, S$ \  T' W9 [) @) [
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    1 O- C0 z' Z- r, z1 E! z8 S
61.     jmp     cmd_exit
    # ~5 L4 ~' p- G& w
62. 
    , f3 z- \0 `& m0 |% H8 T
63. cmd_ok:
    2 w, e- o* ^, t/ d9 {; U, Z) t8 }
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    # q# n7 b+ q( ^
65.    
    
66. cmd_exit:
    ' j! r3 i4 x6 L1 P% ^- f
67.     ret
    ' V/ z" Z$ Q( Y  M! j8 T7 ~; j
68. keyboard_cmd    ENDP
    ' L. W# \; `7 o8 P; i' T4 @
69. 
    , e3 v- E+ J* f& i6 A
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
' s  T* Y  O) c0 ~5 I 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
   
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   
5. hlt
     j( L; U' o5 S! r* G* Y# D+ a9 \5 O3 y1 T

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
$ Z7 O0 m1 K* r 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
/ }) I3 y1 \+ R% b9 j 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：
6 u* @8 C& _. w* {) i) F* a         

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 V, F4 S( d  h' e& u9 @ 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   - p% F& ^) a& o- S. s; V
3. out dx, al
   
4. jmp $
   % M. T0 E* p  k

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
     I$ E# w: Q. ]! n3 I5 f: B. _
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   2 @. M) R2 ]0 @- _. |, C- N. q* R% s
4. jmp $
   

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
    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
   
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。
还有人这样写：
/ b9 F) i4 ^8 f' R* emov     dx, 64h  
- f2 A5 Q+ d$ W6 d% f4 l3 u3 pmov     al, 0FEh
: D, R' z1 |9 O( |; S& zout     dx, al         
( q: i  J: i7 U4 X( j" rin      al, 92h
or      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
6 t1 i7 C4 q# n) [0 fin      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:
0 |. |" x0 A. `# ?& o, P2 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) {
# p/ u7 x" j; |" Z+ f! J, A# W2 H3 T  E  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
} else {
0 x( X1 p) i5 E0 J& f3 P4 S4 J  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
}

8 ]& _$ X* ~* X: b4 i$ w如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
8 v+ {( I% T+ f6 p% DReset 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
! u8 g6 l9 [8 a  TIODELAY
: A! u7 P' v0 M; ?5 Cor al, 1
out 92h, al
hlt

& ], @& U( a1 b8 n' q7 u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
9 D" b4 D' ]: ~/ i" C但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
" m9 V* C! r6 g) x- @6 n: \不解ing....
6 a4 f8 }7 h+ h/ q0 R. i' ?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
INIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
+ G9 @. {( L/ |/ h/ _+ M$ ZINIT# 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:
8 A* `' S! a2 q9 m7 f. J   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）