[原创]BIOS知识点滴Follow Bini系列之---系统重启

bini

在和朋友聊天时,你是否碰到突然弹出一个重启?哈哈,也许你是中毒了,也许是系统更新.但重启,大家是否了解呢?本文将介绍几种重启行为,希望对大家有所帮助.

1、KBC Reset
这是软件实现的一种重启方法，是AT系统的遗产。此种重启工作顺序为：软件发送0xFE至KBC，KBC收到后发送信息给南桥，南桥下拉CPU INIT# 大约16个PCI Clock让系统重启。代码如下：

1. ;----------------------------------------------
   
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   ; t: ^9 K+ m6 ~  t9 ~
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   ; E- B! l3 c3 y7 p. }
5. ;----------------------------------------------
   . X" K. @6 n/ R& s3 z
6.     .386
   1 b4 W: }. C4 _. e
7.     .model tiny
   
8.     .code
   
9.     org     100h
   
10.    
    . h0 k/ r5 Z; C# N& g  M
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    & G. e$ r$ g9 s/ o2 A0 h
12. 
    
13. START:
    1 \$ M6 \: z. ]
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    ' a2 j# `' s( o; J7 _' T
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    2 l) y$ L& ?( o% Q1 [" W" n
16.     hlt
    * A0 v1 K  }' C- `2 `! e" z
17. 
    , h+ g, p# I/ U* @2 t
18. IODELAY MACRO
    , l) h+ X6 T4 g* `$ f3 x1 K
19.     out    0EDh, al
    / H- y# C% S+ T; F/ N, V
20. ENDM
    
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    % B5 O" a& P1 {' E
23. ;    keyboard_cmd()
    ) ]& A* P$ F4 k" a/ j2 C
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    * z% Q3 e. g" y
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    % |) d" V: Z2 Y5 Y1 n! G
31. ;            如果 ah =1，则失败
    ! a( U, |; z% Q6 f. U7 b
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    % B* |2 [9 h  ]$ D+ d
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    6 |+ e6 r4 q1 v+ f7 D) ~& l. y
39.     IODELAY
    
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    % F5 C  S1 K& y2 x  k+ a2 ?$ |
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    . p7 \) @" o: B" n( Z' u5 ?
49.     IODELAY
    6 E. O  ~, w& J3 W- {/ b& I
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    $ ]+ Q4 J; z% ?5 @' u
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    0 d6 d! ?1 h; B& V  n& I6 ^
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    - _6 X/ T1 T) ?; s5 `' \' `  {% \
58.    
    ' N8 n' \; Q" Z0 R
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    / X4 B! C9 a) c5 Q/ n# k9 r9 l* S
62. 
    
63. cmd_ok:
    7 `  ~/ x% r+ n2 O! w' v5 q
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    1 e- Y$ [, c8 b8 P3 Q; Z, X
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    " u( B" K  U& o/ S
69. 
    . V0 S/ R8 o9 v# ?% ~
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
从EISA系统之后，系统控制端口定义了一位用来快速重启的寄存器，就是在PORT 92h的Bit0，这种方式最终结果是和KBC一样的，HOST会拉CPU的INIT#以让系统重启。但这种方式不通过KBC，所以速度更快一点，代码如下：

1. in al, 92h
   6 R4 T* X2 F8 ^6 F2 X+ s2 f2 z
2. IODELAY
   , r# f( e: X; j/ y& g/ k; G$ T0 M
3. or al, 1
   ' x6 M0 C) L3 L7 a
4. out 92h, al
   
5. hlt
   % o9 l7 a1 u- j4 v# D4 r# K( n

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
8 Q2 r) X% W8 B1 x+ a: \4 O 这里大家可以认识几种Reset的名词： Platform Reset, PCI Reset, System Reset, Reset CPU.我们来看Intel的文档，如下图：
         
" L; @8 Y- |" [; Z' A; `* s4 }
大家注意看，如果System Reset bit位为1，那么如果Reset CPU bit从0变为1时，系统就会产生Platform Reset（包括产生PCI、FWH、SIO、LPC、MCH Reset），即称为Hard Reset；如System Reset bit位为0,那么系统就会产生Soft Reset，即：和KBC/PORT 92h Bit0一样，下拉CPU INIT# 16个PCI Clock。

7 X0 [1 i9 W" }# z5 k9 k: S 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   ) R. n1 y) g/ j( ~( \. m
3. out dx, al
   . b1 Y+ x0 \: e) ~/ v8 w
4. jmp $
   7 ~; u. {: T9 g- g3 g

复制代码

也可以用如下代码“关机”（看你的机器的做法，也就是对SLP_S3#,SLP_S4#,SLP_S5#的处理）：

1. mov al, 0Eh
   
2. mov dx, 0CF9h
   0 C( W5 g0 `. {) F0 E7 ~5 T' T
3. out dx, al
   + o% a) z8 Q" Z" t& `$ y/ V
4. jmp $
   

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
% G" D# \* M5 ?( E, c    这种方法“基本”是在“DOS”下有效，教课书上常称为"热启"。键盘中断会hook住你的按键，Hook就是BIOS的INT 09h软中断，当你按下这三个键时，就相当于Far jmp到 F000:FFF0处。用如下代码在DOS可实现热启动。

1.     jmp     F000:FFF0
   / ~3 T) `3 X$ C- D+ n
2.    

复制代码

OK,你对系统重启是否又清楚了一些呢?

suchliang

不错啊

yangfan

不错，学习了。
还有人这样写：
mov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
8 A# [% X( U; N8 A, A9 O9 ~) Hout     dx, al         
in      al, 92h
or      al, 1
& N6 @1 a  M' [2 a% u2 ~5 c: `out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
or      al, 6
out     dx, al

China

不错，各种方法都说了，谢谢。

yuhensong

CPU reset 好像不如Rci Reset彻底，经常不能完全Reset

knight956

请教各位下
经常看到 “reset with power cycle”。当powercycle时，看到板子跑了一段又再重启。在代码中powercycle具体是做了什么呢？是否跑完了Bootblock？powercycle的作用又是什么呢？请各位大虾指点。

bini

可能是特定平台的BIOS与KBC的system flag的问题，启动时，KBC标识System flag为warm reset时，可能BIOS还会发一次System reset。（也许是为了解决一些BUG而设的重启吧）

xtdumpling

谢谢分享，学习了，收藏了。

arren

好像对重启有些了解了

deci

学习了，挺全面的，收藏了

srcore

最近研究了一下Windows 2003 reboot flow:
If(BIOS报告的ACPI Tabler版本>=2.0 && FADT中RESET_REG_SUP标志设置 && 系统中没有8042键盘控制器) {
/ S# p. v9 T+ Q8 d3 u( \  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
" G- O. ]  ^4 ]' ?- L" e9 a} else {
  port(64h)=0feh // 这种reset不是整个系统范围的reset，BIOS一般会检测到这种reset，并转换为RESET REG reset
}
: g6 h  U. b5 ^9 F9 a2 v
如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
Reset Register还可以在Memory或者PCI configuration space

mtogz

今天在查寻 out    0EDh, al这个句子的时候再次回到了这个帖子 ，以前在看程序的时候居然没留意

zhaomy163

完全Reset是會斷一次電的,這個可以在這你發Hardware Reset的時候根據要求調節參數達到..

axe1920

不错的文章，学习了！！！

xiong779

不錯的整理，学习了！！！

bicennan

in al, 92h
( G6 v' i, Q+ t$ M/ R2 OIODELAY
or al, 1
out 92h, al
+ q$ q0 |% b5 Y) C0 V! bhlt
+ _6 s' j9 @. [$ e+ n  [( \/ C$ [
( N! Y  ~* d3 y+ X5 f. J* U+ A这个 有个问题 在 PC技术内幕 中第13章 提到这个92h端口时，说了在MCA中bit0确实是做重启
! ]  B6 p" i& q' e: C8 V但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
% E9 B0 F1 \$ F- ?这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
# S- d7 i6 k! o8 E' A4 b- r% _! @4 P而且我目前的水平还不知道该怎么验证？  也许我对MCA和EISA没吃透...

xtdumpling

参照ICH spec中对92h的说明
INIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
2 G4 `" H4 }$ A( r5 E1 DINIT# active for 16 PCI clocks.

xtdumpling

ACPI FADT中,KB8042和RESET_REG_SUP均不支持, ACPI OS 如何Reset?

蓝色永恒

Hi:
   srcore,
1 j( n6 d7 `$ R" `      按照你所述，windows 下的重启，如果有KBC(EC),就是发0XFE吗？而我去追了一下，在EC收到0xFE 的地方 下了个断点，然后做windows 下重启， 以及CTRL+ALT+DEL,发现均没走这个流程，而是直接跑到了 EC check   warm reset 的位置去了（EC在不停的check  RSTRDY# 是否低，低则 warm reset ）   ,难道是我们做的有问题？期待回复，谢谢！
. f. x* S( j3 B3 N  melow 平台（SCH+AMI CORE8）