[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

+ q1 n4 G# Z' u) T1. Introduction

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。
$ |( z  v! q$ g4 l/ T: E6 EOpRegion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：
( j) Y8 X: [8 q+ N$ L( }- S* o
                     
7 P3 A( R' t/ C, C* H" q6 h5 u) Y                          图1
6 B2 c  k) ~+ Y7 }/ 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。

* B- @! m: j2 _3 ~" G0 u* ]2. Mailbox#1 About Display Switch
: [; _% P/ J7 n
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：

; f9 N7 d: A! ?, ^1 [

图2

& k! a$ X9 W7 |# L7 Q2 e% ]- \: M

其中与切屏相关的变量有如下几个：

  i7 V( D3 v+ Y' n! M2 u% ^

0x120h DIDL

8 s2 X& |# Z/ p, c3 K/ a' C# }

0x140h CPDL

0x160h CADL

8 x3 v5 c; n# [9 W

0x180h NADL

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。

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。

, {6 d+ o* w" j

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

; c, y# {) B. L% j' q

_DCS Function。

5 b% n& Q+ C5 q  Z& Q" z3 r2 t

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

4 l  z! A; B+ D8 Y. e

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。

1 v7 J- k9 l& I# E" Y4 ?

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。

  d3 w$ A& e& g6 Q- ?9 x3. ACPI Extensions For Display Adapters

: `  r) i% }, o: L( M8 a- o1 F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：
% X' w# y. K% ^) L7 Y- ~+ S9 p
! e' b  r" i4 c

( \8 f7 W1 m' ^
图 3

9 \% b' [% p, q1 w9 m, Q: \_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
% S4 B/ k. A" Z( J, e_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。
& y  `7 m* T  k" |; d0 R9 q2 Q_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：

# ~* A, q- L4 N, x, b

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
$ l+ z+ l  d" o& ~  [' z: r_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：

! l5 s. t/ S/ R2 c9 m! G) i

图 5

' c8 ^; K" I- g) @7 s2 w
6 H. Q& ?/ i; o5 X/ A3 j+ k7 e4. Hot Key display switch Process

, s/ b3 E9 [- p+ b! F8 G1 e+ p7 Y6 |, L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。
& w0 s# e' k* A% T/ @7 t/ ?1 \

* L& {( F3 u/ M9 i& a5 m  J

图 6

2 |! Y& E2 _! F1 A: ~: t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。
2 O: _( T" M. ~/ x& @% X2 b. z参考资料：
1. 《ACPI SPEC 4.0》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
1 l  h; J0 Y) c! Q5 W
Peter
2009-11-22

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