[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.
6 k" L+ b, |$ g5 D  _- ^9 R
1、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. ;----------------------------------------------
   
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   / h3 ^) O. g0 I
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   # Q  f3 g& x# a! J! F
5. ;----------------------------------------------
   7 q, E& D+ }% N$ i( m
6.     .386
   
7.     .model tiny
   
8.     .code
   
9.     org     100h
   ; w6 j, U) Z* h$ L
10.    
    1 ^/ c; t! P( T2 a" L
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    
12. 
    
13. START:
    2 i7 ~0 s8 H9 a$ O; j5 d
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
      ?# ^& {5 B( G
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    2 T3 X2 n$ x( ?( {5 E
16.     hlt
    % r$ e( ^/ w; d2 v+ U1 y0 J
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    9 p! @: \( Z* i; L( i
19.     out    0EDh, al
    6 {$ g7 M" ]2 L- A5 E
20. ENDM
    
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    ; B. F0 d" R( l" b9 A( w2 V& y
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    % V% w' w4 L, O# ~6 ?& `; F
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
    4 l9 j% ]- i) ?- H+ }" d1 z0 x
28. ;            ds = cs
    6 X8 @' H& s3 B
29. ;
    # {) s# Q& x+ C6 Z5 |! E% L, q
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    : \* m& `* N- P8 u- I2 Y
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)
    
36. 
    " E) A6 o1 V4 t# }+ o& l; y+ I" ^# _
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    & I% f& q$ B. w1 X* `! }( F
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    , B% [0 C, ?4 L& a3 Z  z1 H
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    # z9 P4 o3 B, ^$ ?; x% ?0 H
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    % I) w- G  s. X2 d5 R, b* d1 @
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    2 S  m+ X- Q3 k; C3 z/ M
49.     IODELAY
    ( i$ Q/ \; Z  E% u8 n5 M* `1 P/ n9 x
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    1 b. Z* l- }0 p1 p# q/ g7 V
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    ) m: c5 ~- L% k7 V- ]5 m  V% e
54.     IODELAY
    : Z& q: P$ V. l3 M9 s& j
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    6 W- K; V7 v/ V% A8 P
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    ) F' x, Q+ ?! }# q) t0 ^$ S) y5 M/ U5 D
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    ; A  o& v2 x* j! i9 B2 q
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    . r3 g$ |9 c* c  u
65.    
    $ E4 f& ]/ x! v( _5 k
66. cmd_exit:
    1 ^9 t: U% S7 r; g; A+ m
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    . Q8 T  d8 W% E/ q4 I
69. 
    - t. v1 A0 V+ l; b! X6 Q$ W
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
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
     D2 |' z6 K! p6 a3 U
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   / K& B+ F8 q; O3 ]# C
5. hlt
   

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
9 E9 R5 m1 w# a4 }. @ 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：
$ G# G$ h' v/ @1 ]& d0 q         
3 P) W% K- B. S0 W+ ^% n% G
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。
0 T$ C7 [7 P! h1 F2 E( k1 o
因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
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
   4 q6 m% Y! ^/ b) |: S1 e
2. mov dx, 0CF9h
   # f! Y7 I5 [( i+ D$ o! }0 p2 P& @
3. out dx, al
   1 z  s9 S1 `* |1 ]* E3 ?
4. jmp $
   5 @; Y2 }; O& v) @# {

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
   " L6 n* B3 `) Y* Z- W
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。
还有人这样写：
2 }: }+ i" l9 W2 \/ gmov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
! R7 v2 b6 L" q  b/ q4 i/ ~$ pout     dx, al         
/ C7 K' Z0 e: k$ X7 y8 O/ din      al, 92h
* a/ Z( V4 g2 ^# ?+ Jor      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
or      al, 6
" q7 R+ E8 x: o! ]! i( sout     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
! ~( i* y: w+ @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:
" ~5 J' D1 W7 q3 [# j5 rIf(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) {
  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
& _9 Q- Z9 i4 O5 T$ F4 _} 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
}

% B+ e+ I4 f/ m5 C8 N$ t7 F/ |如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
0 w# f4 C3 x' UReset 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
. ?) F6 k* y* v' u% AIODELAY
or al, 1
out 92h, al
7 P* D% L5 O  u- c# v9 E3 n0 Jhlt
" P0 K5 y+ K0 e2 m; @- A2 ?+ L. f
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...
* @  u* Z) K( Q不解ing....
$ {* H6 i( H; r! Q; ^+ E' W7 ?+ f8 Q这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
7 j  Q& q+ p' d! k7 {8 ]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
( J7 k+ w! ?5 @; e$ CINIT# 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:
   srcore,
      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！
  melow 平台（SCH+AMI CORE8）