[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

1 ]1 @, n! `5 M+ E. J  m1. 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。
' M/ p+ Q8 ]7 I( X1 l, c7 }4 MOpRegion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：

8 o8 Z/ V: p: W5 ^  R5 G; n+ I; H                      
( E/ H4 s2 f* U" L- D/ b                          图1
4 w3 [4 M( ?5 d7 |- B$ u4 S2 k( Z( {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。

7 b1 b4 M2 n0 q2. Mailbox#1 About Display Switch
+ N; |2 U" ^# Q! x  Z
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：
, U0 }! N2 w/ o1 x' o
2 a, w% z+ T7 d) B( e3 s( e  U: R9 A

' s' p% @( v) u1 C

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

- l/ T! L" V3 k' T1 o3 ~

0x120h DIDL

8 {+ ?. h& T( m  L; Q5 c

0x140h CPDL

4 [6 ~# Z. c( E# a# ^

0x160h CADL

0x180h NADL

! ]- d+ E; W4 J# 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。

. j& l4 Q; a" F$ H8 V& S* s

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。

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

: d. e/ x) E6 y3 d

_DCS Function。

1 g* T+ z; `+ G1 D# c" P( m9 w; N

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

0 }# b  ^6 ]% h4 W1 x0 H

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。

  I+ k! F7 I8 r8 X$ m1 q

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

$ G; |, Z7 o0 h5 b& t5 M3 o" }

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
) J# P9 |' \+ W
% k3 T  k' w8 D4 O1 k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：

/ ]$ J" u4 h' c. m( h  G
图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
, H. _, I8 }$ v% {_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
* o3 Z; {; y% g5 M0 f% r该function并不会被call。
' M* M! @. }& V# f# _+ A1 q) y_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：
9 H' }7 D7 q6 x$ w! ^! B
( O8 i( H1 z, }  r! c7 A' |

6 u( [$ u! v! L2 L* D6 X6 S4 W! O

图 4

_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：

) @2 X8 @' W, t3 R& j. Y# ?

图 5

4. Hot Key display switch Process
  l7 q- P/ R! c8 v3 E0 G3 Y3 I# i$ k- 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。
; T/ V7 t9 a' v8 P- q

4 u% ]7 y7 E2 ]" n" N, q) `7 o

图 6

: I) P7 o6 o" d+ `1 _3 h, [  m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。
0 ~( \- b" J: I, y6 f+ h+ S+ |5 z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。
: x  q7 T6 X  y  {1 l. s# `5 ?7 J: t参考资料：
2 P0 V: p2 `+ z' \1. 《ACPI SPEC 4.0》
3 Y# L$ T+ ?. I6 Y1 Q2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

1 S6 W3 s1 L/ k* x; W0 R: YPeter
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
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