[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.
0 R1 }! t& s( d/ N  Q/ t: i( |
" e3 c- h# e! O1、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. ;----------------------------------------------
   8 W, K& ^4 T+ o# z! t) X" I& @
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   . Q; r# W! s/ A- U# F# l; v
6.     .386
   
7.     .model tiny
   6 l8 B! r( N3 i0 B$ V
8.     .code
   
9.     org     100h
   
10.    
    0 @8 ^% i. P' a# p8 I8 k" d- |- \9 Z
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    
12. 
    0 C1 o+ d9 @. \9 {4 [) Z: J1 J5 \
13. START:
    2 x# w3 F# h6 S5 Z9 R8 L
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    # p% X' w3 [1 y: v1 H" d
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    5 [' i; T) p# S& A
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    5 N! Q; N+ b: ?3 _$ B: r1 t  V
21. 
    $ ]5 ?6 j5 v5 y6 [6 s! c
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    , e& S: Y/ x" P+ A: ?
24. ;----------------------------------------------
    9 ^7 M% e$ J, d6 K/ W* k
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    $ Y# O7 J0 M" T! L" L4 {
28. ;            ds = cs
    6 `9 w& _: z. |) G9 Z5 X2 o7 R
29. ;
    7 y$ L/ ^4 k# Y! a2 E# o: R
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    . w0 B7 l- h  ^7 x
36. 
    
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
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）
    2 ~) {% g7 a  U! E: C4 x) K3 w
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    7 z$ T2 U4 N; [
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    ( T; k& w* g2 {- Y- L+ ^
46. cmd_send:
    ; B& y4 I/ J6 Q; X3 m7 m
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    4 T7 _' `( t4 M/ k
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    $ @' g/ a3 r1 F: ]) D1 ^8 H
49.     IODELAY
    3 S* _& ^8 K$ O* x$ r0 \8 O
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    % \  N/ h) M7 |2 X! ]
52. cmd_accept:
    ) W, a0 m. y* S
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    6 Z' O" X' M& i+ ~5 j
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    ) [. r4 e' L& G5 V6 s
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    / B5 W: ^; \, k- |
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    . N+ h, w' A8 ~+ r
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    0 {- q, b' S/ A! ~' o- Y( `9 }
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    5 Z2 o; u) m, y" R
66. cmd_exit:
    ! ~, Q2 \6 o# P6 V: m
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    # Y5 T' I# N6 c% D$ w
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
9 [7 |- }; z# l5 r7 H6 Z 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
   2 b" o4 u6 |2 T) K6 W4 n
3. or al, 1
   . C7 o+ F! H7 b# |0 Y7 i, N
4. out 92h, al
   ! W6 _: `, K" B) X: r
5. hlt
   ( Q" N6 p0 R' }1 Y7 a- p- K

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
% e! s0 }  c$ j: R# B 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
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：
         
0 O" {% Y6 W" C* U& C5 `) d
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。
' C2 h! x& P$ j- i" O" [  n6 l
因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   : b' o& n9 T. e
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   

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
   . M$ H% k. S6 O7 I: m0 Q$ |4 J6 X
2. mov dx, 0CF9h
     q2 Z" K" T# a4 Z  M$ x
3. out dx, al
   
4. jmp $
   " d" \9 Z6 X4 `$ e, T# N

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
   ! t8 p1 e; x2 M1 _6 u& G, Z
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。
' Q$ X8 D) p' Z7 e$ g还有人这样写：
+ W7 j8 o8 I' @  i% L4 U; Lmov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
out     dx, al         
. x  k$ Q; H) iin      al, 92h
or      al, 1
+ r  ^1 {' f: z+ Zout     92h, al
3 s1 Z; o% @. u$ E5 l( [% Umov     dx, 0CF9h
8 D3 C. U4 t( d' ?# I$ X8 f/ qin      al, dx
* y" k5 Z& b% p+ @5 r/ j; ]or      al, 6
9 x$ T9 a, M! E% Q) ^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:
If(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) {
4 U. G; D6 u* z4 s  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
) a) n/ ~8 M( o1 {) ?# T} 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
}

! s) H( R. R0 h如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
( n8 r" f6 `9 L( \8 C. P2 FReset 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
; b4 N" p0 I5 l; e& f# |! O) bor al, 1
out 92h, al
; ]/ O$ m9 b  q$ R  f+ W( \4 K  \hlt
2 S- W2 h, A3 o" R: p
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
但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
* F1 u. \, I: E8 d不解ing....
3 `, w5 l7 T* P/ R1 j6 A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
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:
/ B- N+ g9 B! @   srcore,
$ G$ X: \+ }6 @& S' u( I8 {6 p      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！
/ p# ?0 v( w, _  melow 平台（SCH+AMI CORE8）