[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction

+ s, B" t7 [5 Y" WIGD 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。
; \$ D; r4 J5 ]) xOpRegion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：

                     
                          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。
7 d) Y  z; A3 b' v
2. Mailbox#1 About Display Switch
9 n3 P, V( K* d( b5 \
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：

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

4 L: _$ c! h& V/ K: S2 H

0x160h CADL

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

: p6 I. b9 B0 y1 Y9 g' x# b

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

. y+ ?, h  x6 @" o% P_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。

$ R% j' D2 ]8 ^& O' h2 O, j

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

# s+ |) k7 S9 s: @9 x" L

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

% _: i$ W2 k& ~+ K0 B" \4 O, x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：
7 z2 N! c0 z! K4 w( g) Q! p_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：
9 _. S# N: P& Y8 C0 }& f0 _
" P$ |1 H  ]8 G, X: P

8 ~' T  O0 Z5 }. L7 A, U5 G1 [

' ?0 R- o9 m5 R7 K$ C, K- W9 D图 3

9 j9 [, A( \5 _5 K1 B! P# I_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
' F' Y5 M- ^# M) y, P_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
该function并不会被call。
+ j8 V  ]9 O0 o$ W. v! q9 A+ Z_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：
. T( b' z9 ]6 {& N5 K2 c& i6 w6 g

+ C! N5 V; ^1 }

图 4

$ X% q4 z% y' I. Y_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：

& Z2 w  F- F& A& K3 @1 Q' n: c* t

4 M" H% i. M0 A/ o; L

图 5

- c. D1 X. @: P3 t3 @) l& e
4. Hot Key display switch Process
" \( x; G. b* H/ X; f' T
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。

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》
& q) D  h! h. Z8 M! ]
, f5 k3 o, ^4 R6 `# q4 APeter
! K6 e5 }% e2 d9 V+ X+ h. \8 g2 a2009-11-22

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
4 I% M1 I% |9 Q( {! S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