[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction
: |* V5 x: G' B, q( F/ x
* O+ E% L( `, h& {$ N( _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。
4 f  L7 N3 b  k- ?OpRegion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：
2 z' r+ F% e+ D  m
9 B+ g2 I) A& p' o! `3 x- k$ t5 x                      
# E  m! _; ]9 T/ D; \/ Y3 `, Y                          图1
  ?% w+ m& j/ {: _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。

2. Mailbox#1 About Display Switch

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：

, r0 f( R% A3 f8 _4 X& i% c

图2

: q  W: q/ B+ N- c

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

; K1 Y: B) N1 i- _/ f% S

0x140h CPDL

0x160h CADL

/ x2 k& H0 X  J

0x180h NADL

) ]* Y! [% {6 Y& g/ }0 X

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。

' T, f  a5 \) T- o

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。

5 e9 Q  B5 j3 d5 q& G/ X  V6 X4 D

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

& m$ m8 n: U/ v6 [

" Q$ v+ O, J* \/ E! H_DCS Function。

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。

- ]7 P+ P. `1 Q+ \. f! ^

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

3 l$ ~2 \3 l% T# R' ?

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。

' X: S# |& W0 ]1 B0 c, H6 D3. 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：
8 O* w$ C/ x: T( S+ j_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：
1 G* D: M# n1 ]) T* I
9 r2 |6 @7 b! e5 U4 y% H: D! F0 C

" l/ B3 w% n# V: O7 `# [

图 3

_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
! c8 ~& K6 R/ B  k该function并不会被call。
/ Z1 r! R3 B0 Y2 g_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：
6 B+ y  ?. @+ D7 q: [- @2 u' a% X
: [+ [# c% m+ ~! T( U1 i

图 4

" V/ I. a5 Q* j$ k9 n* G# x_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
_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：
# A6 x8 t- I5 K6 C% E- K' j
# \1 v: u$ Z" c: ~2 P

: [$ H- [' k5 A- }+ y, ^- b

图 5

  m. j- W+ B+ e
  c6 J  h0 c1 k) C6 a4. Hot Key display switch Process

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。
- U8 j0 v% z  y) O1 @/ p0 U

+ c7 Y8 @* {7 l% a& R

9 T* S) I6 S4 D

图 6

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。
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 P  b1 `: f. `5 T* L1. 《ACPI SPEC 4.0》
( E" B+ _6 o; y2 Q+ m  e0 d+ L2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
' K0 D/ q3 R9 j3 q
) [6 M5 i, _7 v- r$ U8 hPeter
' g6 B9 o9 g6 c1 n( h/ _' q2009-11-22

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 R  h/ H: U8 o( e8 a0 ~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