[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

5 y  j& S* G5 Z* ^) }6 E% ?1. Introduction
* g7 [- M3 R9 Y
IGD 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。
( x: O- p4 p, k( [% JOpRegion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：
* H% A( M, M5 _$ f) q( K
                     
: r5 f6 H8 `: I8 j* J+ n                          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。

% u# `+ v) ]% h" \2. Mailbox#1 About Display Switch
: C: r! ?+ _7 Z% ?% q
, Z7 E; Z1 J: \! I3 _9 g. eMailbox#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：

. S5 Z6 p% E, Z  t, z

图2

- k. Q& V* |- ^- S+ Z! E' N

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

7 v) D# `- i) ~# t+ T

0x180h NADL

# j: A; x3 h6 l) t+ g% [& `

0x1A4h TIDX

" M; w- L1 m8 J( e- x4 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

9 q0 \* d. P, s& v5 W8 P

_DCS Function。

0 |; @  o  k/ Q6 |+ R% k2 B

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

6 I& t! S: h- m/ S- s7 _

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。

# T9 f! G9 h& {& q7 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。

: U2 ?- f9 m+ N$ Y3. ACPI Extensions For Display Adapters
; K1 b* J7 F" y6 M
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：

0 t+ K* S' a* a

, R% E  C; Z" C

图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
8 q. l! e# B1 i1 a" J/ ]_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。
, {  C6 c- |+ }: s3 g! j. E_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：
3 G7 A+ ?4 m8 |8 V) d
) J$ u0 v/ f# [7 p

图 4

4 s' E. y, k% P6 v' l* A_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
- d  M. \" a8 ]# l, ^1 s_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：

- X: J. T! Z5 D  S# S' B

图 5

4 M4 p, F( a+ l4. Hot Key display switch Process
- `/ A  w" y4 u9 E: N3 h2 n* H
. W" u5 q; g4 G, A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。
7 p! U" G' w* @( v5 e; d

5 x* x' K& B/ R# q' j
9 e  R& q1 G; o" F1 V

图 6

  N7 E& z: c9 G. p7 @- m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。
; D4 @6 `0 d9 J$ y3 U. p6 i' W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：
, Y& R% P$ a9 C. E( k, n& ?  Z1. 《ACPI SPEC 4.0》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
: O) d1 S) D5 W& \0 u7 z" k7 E
0 d+ }3 H' M3 [8 J3 U7 [- }Peter
7 F. P& w( O! C% B' N2009-11-22

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