[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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8 n' d  n& h; L- m; P8 r& Q5 b% {1. Introduction

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。
& I% G* o6 D1 u) a( _, a  j! y3 F7 GOpRegion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：
9 e6 K6 W4 q; ?
                     
( |0 Y2 K% ~( ?' V8 `                          图1
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。
% L% w- l( J+ F& Y3 V* A
2. Mailbox#1 About Display Switch
2 C/ O8 Y! m! G9 {5 _+ u1 d
5 A+ h: Q4 o# J1 `" @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：
- `& i" {0 X) C& H' v: J
( N3 o& L7 O/ a/ V% r7 a. _

* H! q1 f* D3 d

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

" ^& ?2 k* J1 e1 B, P, B& r

0x1A4h TIDX

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。

# G; H$ E0 s6 V) |. v9 f

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

_DCS Function。

/ E% p* C" V% k3 F8 v3 w

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

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。

+ L/ g9 c  n1 c% g+ N8 n

TIDX 表示VBIOS中的toggle table index,BIOS可以动态的更新该index值。

  k7 k  p1 m8 s+ z# Z

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。

3. ACPI Extensions For Display Adapters

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：

# N# P6 ^2 x: b! E6 c
" J; z0 p6 z! {6 n- G+ v图 3

1 u  n* {9 z8 Z, @$ f5 C_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
$ A+ D# W7 Z5 h/ y6 R. f6 s4 U该function并不会被call。
* r% d7 g1 t, o" {3 J/ Z_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：

, |1 D( V. R1 v

图 4

* B3 G: `0 I1 a' h+ s. O3 T4 \_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
5 s+ p# S; }0 W5 x" T, N_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：

/ |. F# d) u" \) S5 P; q6 j

图 5

( B' P- g% w$ G6 M  o4 ]4. Hot Key display switch Process

, [$ \+ \6 k" o# \4 L! `( K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。
" z. J) t9 w! V

: g8 i/ ]) h* e, N- t7 L' a+ e
* m4 G: s9 u% r& J! |

图 6

! j& L* E1 [9 C* ]  u6 O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。
3 o4 J* c0 o$ t6 [9 p+ y: J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。
参考资料：
1. 《ACPI SPEC 4.0》
& o( @0 p; N2 @2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

' S- N. t% j% J. W8 U, d% w3 TPeter
9 ~8 ]- G2 A$ {& `: `2009-11-22

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
6 W5 |5 q8 }3 V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