[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction
7 ~7 x& [. v6 j; n% n0 @
% j! i; t# ^2 c7 tIGD 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。
1 U4 {4 R& ^; R: ?# I4 [3 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：

                     
                          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。
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2. Mailbox#1 About Display Switch

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：
  B" O% R! ^. F
! w' d/ n7 g+ _! l

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

% ^3 s; c  [; w  ~. o- o3 Y

0x160h CADL

0x180h NADL

  Z4 v. {2 w0 e$ @# R% z& z/ J

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。

* x  C5 X; p% ?: P: n; e: t

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。

! W' t4 f' i9 C0 k6 Y- I) g

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

_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。

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

0 |- ^' b3 t4 O5 z% T& ~

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。

9 B& Q/ v4 V3 \0 i8 i* V( M3. ACPI Extensions For Display Adapters

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：
4 D7 q2 R  G" J. v_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/ G6 g! L' s  o0 Y
图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
$ H+ r. b3 Z' t  ]5 t_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
6 _: W. [  V& e/ b) w" {" r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：

! s% \5 \8 ^" P1 t; x/ j/ V! o

图 4

, h0 C0 z* \, X, G! c9 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：
9 Z' Y& D  [% n3 |

7 v" t$ v% i- k6 M2 D  l

图 5

* x# T  c; m6 ^4. Hot Key display switch Process

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。

  _& B, d4 A9 T7 G
! x+ T3 y4 i3 p) [/ U, n
! s# X( z$ l3 [- H1 x) X* `4 a

图 6

: J$ s; G/ ]% J& S. F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：
0 r" V$ O9 b& q" ?1. 《ACPI SPEC 4.0》
5 A+ X* M7 ^' F7 B. P/ y. U2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
& M1 G9 `" s# Y/ ?) y9 k; }4 T6 b2009-11-22

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