[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction
# b9 k5 Q/ D2 b2 Y" S/ p) i( J% o
- L. S) Q8 T! ]# _) IIGD 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。
0 X9 e% {+ `+ p8 L4 H* bOpRegion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：

                     
9 v( y$ b* g6 ~1 _; _1 I# t8 s0 A4 o                          图1
  Y5 r) a* K* K' o5 j' I5 E% a$ WOpRegion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。
; L) S) ^! a9 F- Q
' s0 X5 u: t, h2. 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：

6 S9 o2 f& D5 y/ Y3 y

3 U% j+ V; @2 w, i

图2

: Q# \: Q2 }2 e; R. c9 q7 p" L; t

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

; I3 N& }1 b, K' J6 U) K

0x140h CPDL

9 l: y7 j' A  y8 U: T  C

0x160h CADL

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

- o/ r3 V9 Q; s

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。

0 ?# n$ C4 z: R" x7 l

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

% w  c1 }6 m6 b7 r$ @9 [9 h

& y) y" Z) J7 }_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。

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。

/ i2 v7 i' C" D! S1 \3. ACPI Extensions For Display Adapters

, D5 \' o0 m. ]1 k" V* z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：
0 E, c6 Q6 {: G5 \2 P* u9 t1 C  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" s- o9 _2 O

6 B7 a9 K) ]6 L9 d
0 r! E: ]' @2 v& ?# H  e1 `$ H图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
_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。
_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：

- c2 z. N* L; x. j: X% t* j

图 4

_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：
- ]( S8 @0 }7 P4 j
7 u/ k! N0 r( {( F2 s

图 5

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。

, f$ W# K7 {4 S* m6 j; l- h4 M
6 h8 i- j% f3 H# X8 l/ t
: L7 N# |$ O# W& ~8 U" i  i  ?0 r

图 6

  F( m/ w+ }; V; V2 g) ~9 O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。
* G) e7 u2 r6 g) x1 l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。
1 A& b# M7 c) J参考资料：
1. 《ACPI SPEC 4.0》
2 t/ M9 w4 n0 B+ }% ]4 r2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
! _; x: e, a/ ~/ S2009-11-22

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
) h  P, h5 Q  m. ]8 A) z; e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