[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

1. Introduction
3 s: M' t$ g, n! L( i/ ~) g
' f) p) r& x" z, j: L5 }- S& ?2 P/ _8 uIGD 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。
' K+ [2 L) n7 m: C, Q+ T2 HOpRegion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：
4 {9 f6 s- L( y/ J- d: ~
7 ^# O: n. d7 }( U' x1 j- T- e                      
                          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。

) o/ I3 P! }2 _/ e2. Mailbox#1 About Display Switch

0 E8 d5 v8 I" U9 |) ~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：
7 y- S. ]) W2 e1 ^  d' ]- ?

* N, g  {" S3 N

图2

+ ?7 S- v7 W7 Z. K/ O

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

3 e" f. b6 j. n, O) }$ ^- f# a

0x140h CPDL

# l+ D: u# P: t! {5 D

0x160h CADL

' [" j+ E& c! b7 {

0x180h NADL

9 v( M6 {% @9 J" J- B

0x1A4h TIDX

+ x# \1 i' L) o- R1 U

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。

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

& N# o  R7 e% M$ n- U: `! o

_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

- ]3 ?: |; u) \6 t* W& L  n6 M

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。

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

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

/ @) }2 o, f. e* z! ^5 F+ |& j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+ h* H# b% j, F1 z

$ y% \5 l  |" z; L$ l
图 3

. n! ?  @: P3 Z1 d_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
: e6 n2 [9 O! O7 T( Z% W9 x该function并不会被call。
_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：

0 ^/ a8 `) B1 E. t" M( L

: {" R0 J& r+ [1 k/ t- h- e9 n8 q

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
( p/ z( X- U4 C" u_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：

% _( W& t9 o9 X3 ?* q3 A) M

图 5

2 B9 k/ l' Y% _4 c  z4. Hot Key display switch Process
8 M4 C3 [- X5 p/ y9 i7 w+ X
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。
; i3 y" t" y9 Z+ K, ]1 N2 b! I

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. 《ACPI SPEC 4.0》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

6 l4 q3 g5 `; P8 b+ t3 C* xPeter
2 i' l7 n2 F: r7 a; 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
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