[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.
& q* [, b$ m& a* i4 ]. x, t
- N# v2 @4 w: c" D4 Z0 a6 c) N, C1、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. ;----------------------------------------------
   ) H: s! N8 l  z( W  N/ ]
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   % x* J7 t/ ^' p' I
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   2 Q5 L# l+ q1 ^0 E  a# X& c( p: d
6.     .386
   
7.     .model tiny
   # g) z5 ?8 `4 _* a; K
8.     .code
   
9.     org     100h
   . \: X* C1 {4 l4 V6 X
10.    
    , p7 Q4 Z7 o/ [% d5 h
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    + z3 F* g( y# a6 m
12. 
    # \5 U( o; ^* i8 }- q, o' x  F* `9 ]& M
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    - m$ K7 t! Y) E/ o6 C
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    # h6 r$ A: I, x/ i) @
16.     hlt
    ; @$ @& q4 L1 \0 |& ^* E+ o
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    & O6 R  |/ f6 x5 g9 s0 a% M8 \. d' r
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    ; i( D$ J* T& w$ ^! i
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    3 i" J4 n# b: ^' |* T2 z/ A6 B
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    0 T; q7 Q( e9 E$ o7 S
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    ( P0 v' s0 X* ?5 q) W2 g% \& g. p7 S( N
31. ;            如果 ah =1，则失败
    ; ?- E7 T$ a+ d7 V8 a  C" ~# `5 E
32. ;----------------------------------------------
    2 ^+ f- i. f( T* G8 M- R/ N
33. 
    5 j+ N4 f0 T$ Q; w% u7 Y
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    4 {2 X% f' D; `/ S) x1 z; k7 I! K6 p
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    % I9 U' C! J" D& `6 K1 g
39.     IODELAY
    , ~% M1 G9 `" A
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    * O+ L* _, t/ {; ^/ ?
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    1 N4 g" }4 H6 Z- J8 r8 b
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    3 h0 |9 a( D0 e  a/ j/ _
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    / R7 o! X2 d1 z- Z0 B6 D5 ~3 [# |
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    - G, V; H$ f, v! C! G  ]
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    # u9 a$ S9 b$ e2 Q( o: {
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    ) v# D6 W1 }2 K. Q7 K6 `' f
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    & C5 X5 C. \5 J
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    2 T/ t2 w* o2 u/ @
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    1 f' V6 @  X. Q# K$ h
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    1 p9 F$ c4 b/ I# Q9 H
66. cmd_exit:
    - X9 Y# O( Y  v& p' E: r
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    3 j3 L$ b: a' d) i+ g
69. 
    
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
# c% S% U" M% q2 i; ?0 E 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
   
3. or al, 1
   ' ^2 U( U4 i4 \! w
4. out 92h, al
   
5. hlt
   - K( p* s4 A" P8 V

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。
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：
! a4 W* j8 b1 c% Y' @5 k& ?         
; {# F2 P, P  p  S( ]! N& ?: H8 s* l
; S+ A1 G4 U3 @1 [8 K2 v; y 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。
- G9 N; F7 v$ m# \
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 $
   & J+ i9 y, v$ A& {! l

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
   ( _' P1 x* q* [/ T, O# f# L
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   # R8 u1 n6 W0 Y+ G
4. jmp $
   0 {8 {5 I  `& E' |) q# m

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
( f: w( s. h! T9 N+ x    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
   % W+ t1 |6 ?0 i
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。
  N6 A8 \6 ~% z( O8 |5 {% }还有人这样写：
$ Z' D: x! ]% Q) C# b5 }% a* emov     dx, 64h  
" Z1 T+ V* L. o' M! x+ mmov     al, 0FEh
9 G) r: t7 R7 W! L; y, [: Mout     dx, al         
$ h' E& H, `, Q, `in      al, 92h
/ D* j/ N5 b3 F9 v8 |# Dor      al, 1
) Q: E1 i  `3 J( Mout     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
& w5 {! R% ?+ n6 R, g6 e/ For      al, 6
out     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
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:
If(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) {
2 a9 N5 o. T9 F5 p. \: t  J. T  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
- s- M+ D; q7 Z8 P3 U0 w( v7 Z} else {
( h) z) [9 c5 d4 \6 Z  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
0 p" n' o% z% ^1 K4 d}
9 g; J) s% F; I( L9 ]; W
. H# [0 o0 w. f9 `0 c* h' R如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
Reset 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
6 U( ]  F0 I( `! E% _* wIODELAY
or al, 1
out 92h, al
hlt

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
% S. c4 c1 L9 l) f但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
% j- r+ Z2 t5 M5 N4 ]1 Q) p; f不解ing....
2 ?& g& ~8 l1 R" F, |这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
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
/ Z( _2 Z0 X/ Q# y6 j7 X' e8 ?INIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
7 o+ Z* _3 N: T; c3 p3 U8 y% aINIT# 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！
; x- S! N2 k8 ?  melow 平台（SCH+AMI CORE8）