[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.
/ q9 o$ B% |6 n$ h
1、KBC Reset
9 K2 o* A8 b9 t" ` 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. ;----------------------------------------------
   # ?, x9 y. H8 p: t* g2 q9 ^
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   % U) R5 U) o& X- t' x# L8 d" }' {
3. ;----------------------------------------------
   3 J( n* ^8 t9 {7 i' f7 J8 [
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   : D! y" r) ^) Z/ X1 F! ~
6.     .386
   
7.     .model tiny
   . d9 M% o' R2 F6 A; ^! x
8.     .code
   
9.     org     100h
   
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    $ E$ N! }2 M/ e6 c& y( @0 _
12. 
    ( ^( I* z* U2 a/ H  o- K
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    # W5 ~; _5 I5 K, k8 ?
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    ( g! X0 x8 w( T! w% D8 w! m6 Q
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    - _- }* x% ?! p+ [% a( |
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    / \( v; t% e2 @6 C+ A% r
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    1 E. K7 M' B5 _' _: W: U  Y+ M
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    6 t$ {( S& A/ \7 a) z: y5 \
29. ;
    , k; v1 u" {9 Z
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    , F3 P3 }; C% C; K
33. 
    1 K8 F& n. ^  Z7 D- _* ~" D7 d
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    ( r  B8 h/ c1 r% }/ T* j
36. 
    : z- `" N* R) k
37. cmd_wait:
    6 o7 A# g) q3 ~$ v
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    ; j) A  P3 @2 X0 f( e/ q
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）
    ) F4 N1 P1 a8 x+ d& l8 }
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    : y6 V0 }4 ^' H
43.    
    , T5 m+ ~6 t  z5 t5 b% ^
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
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
    . ]8 ]/ _  V5 Z
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    : T5 n  G# `2 z' H
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）
    8 r+ Y" q8 S( a
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    2 _3 ]( `. M8 I9 a! ]6 w% y4 u9 E7 l* Y
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    1 N# }9 F# ^$ x: K7 |1 _# t
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    $ b! X+ p2 v7 r6 o. j- y5 M
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    7 n- f( f% R8 I( P6 w
62. 
    6 e- ?$ e) L6 k8 @; \' {
63. cmd_ok:
    6 A* |  ~' n" S
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    
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
   
2. IODELAY
   
3. or al, 1
   * Y& D8 E& A$ B3 J  w; N* n
4. out 92h, al
   
5. hlt
     m& o0 s4 o3 E0 s; U2 `

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。
% l2 d' {0 s- u2 y/ X 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：
8 C: x; w! x9 b5 a         
* {9 n9 B0 _3 M1 V
0 r6 h$ P$ O) t4 x) H. G 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。

) I+ \+ q& O% |" x9 t 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   , U% I5 t5 t. @. `
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   & u6 |: a( [( q0 w4 y0 f
4. jmp $
   

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
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
3 u8 ]4 q; t. D# E  e    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
   
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。
- \  Y; |3 [8 [6 e还有人这样写：
mov     dx, 64h  
( F2 K3 A0 Z5 ~, Q! C/ k& ymov     al, 0FEh
out     dx, al         
in      al, 92h
1 {8 j' V0 p4 m# }or      al, 1
. B2 ~, W# |/ {3 ]  ^6 n2 r$ wout     92h, al
5 G. R% l; A, M4 i. J/ ^- Lmov     dx, 0CF9h
in      al, dx
or      al, 6
! y# y0 ]/ m! s! u- ^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) {
  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
% G3 y" E7 ]+ F' B" q6 ]0 L( e} else {
  r; l1 f9 l9 i4 H! Y  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
) Z( M/ g. C6 i9 ?* [9 p4 R2 O}
8 f& j' ^, n  F. G: t. 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 ?
: x2 q& A9 ]6 K: O0 i# G6 R; R. w& FReset 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
) y$ @0 F! b7 M  |: lIODELAY
, a2 O. ^, Y: `( d* i3 C( C4 Xor al, 1
3 W1 ?+ e2 j( N: ], lout 92h, al
hlt

3 a0 A# t9 I2 S$ X: m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
$ B$ z: ?1 x3 o" k但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
- J% s1 ^+ v- T$ t' q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
% R$ r$ [+ p& x8 S5 l1 eINIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
INIT# 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:
3 V  b% w/ U. Q  h" g   srcore,
5 i, L7 R' {- z      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！
  melow 平台（SCH+AMI CORE8）