[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

0 Z% M" x' _) r1. Introduction
6 k1 E3 w6 V  `" l0 C
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。
OpRegion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：
! g2 s0 k' B$ V7 e! h: p
0 i  C! h. L* W9 k: f2 {                      
                          图1
3 T. ~3 N5 ^2 G4 N' x" JOpRegion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。
! G+ z6 \8 S, E; W
! R1 X) H9 I4 y2. Mailbox#1 About Display Switch

; A+ i9 L" i0 F) @: oMailbox#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：
% v. t9 f; o5 }# D* c! m

7 _* L1 [& ~. t

4 M+ i4 E+ O' E, k. F( f

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

% X( g. f, y/ E. Z) k- r

0x120h DIDL

7 {; W  y- k9 p3 U/ h

0x140h CPDL

- @! c9 `9 B  Q& Z( L4 b

0x160h CADL

9 E# N8 ]4 W- }, Y7 t- o- w0 B8 [

0x180h NADL

6 ~7 D! t* Z) o/ P6 J2 i+ \7 s

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。

5 Z/ p; @# K5 q9 Y9 M2 a' n0 f

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。

: N7 Y) p" U7 o7 O0 s! a2 {

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

, f7 g! `; _/ p/ w( x_DCS Function。

- m, W! |3 I/ c/ g4 v3 y

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。

; f4 Z9 h* n+ W& I, T3 Z1 P

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

" e# E" n9 z" O5 N( o

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。

, y) X$ E/ G8 v9 U" U8 P" B% \3. ACPI Extensions For Display Adapters
* I7 U1 ?2 ~' F& r# [8 y
3 j% c% X5 G0 K" H% M, 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：
_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：
# Y. f4 W/ C+ l: h5 ^

1 |. F/ d2 k3 C% U- V
0 M( H3 A) \7 O- f/ }2 H8 b* d图 3

, ~( o1 C; \, ~3 q  U_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
. ?6 ?. n% @6 r# {_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
" |1 L/ q4 B$ L2 \2 x7 U$ L* l: N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：

6 N& k+ U  ?' V7 o+ q+ X" d" v7 E

图 4

. \$ h  r- ^# K) X+ N6 l_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：
* S2 [2 E, @. g' J- j
: S, r, f9 ]" `* u+ L0 Q- q$ g

( n7 s, W" h% y$ ~3 I

图 5

) u% v- l- ^$ v# e' N
4. Hot Key display switch Process

3 m6 w/ e% g9 J- b- V& J) O9 P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。

1 X  _9 d7 G" b: J: i6 D' K

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。
- A4 ~. @3 b/ g& p* O) G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》
5 w$ |# i4 q1 g3 T, m% T
1 N8 k0 f& P- x, s2 X( A& fPeter
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
3 f+ z/ e8 w) e* U1 X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