[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.
5 C* }& G9 }! d8 ?: l0 f' }
1、KBC Reset
% i/ m$ @% ~2 v; c 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. ;----------------------------------------------
   7 s, L9 Z* W$ Y1 ?+ E. ~: D
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   & ]' j" i3 p2 m
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   ; Z5 H: O% ?( t8 L
7.     .model tiny
   
8.     .code
   1 _7 H& c* o  v0 e! q0 I. R8 N
9.     org     100h
   5 w6 _  r& o0 c& F' [
10.    
    " e; U, J, M% T5 @0 |% b7 Q8 i
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    ! \. W8 u3 c7 \. Y8 d# v% i
12. 
    
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    " j% k& h% M- T% J1 }& A' ?6 i8 S( Z
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    ) [% D7 ^4 W+ o  ]
16.     hlt
    . C2 u' _* E  Q# s7 n& v
17. 
    4 j7 u  Z1 Y/ S# V5 S5 K2 X
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    8 p0 Q% W) w/ v- R8 r
20. ENDM
    ) \' k* Y4 t. k1 V0 V; d  E
21. 
    5 s* R0 v4 p: X% R1 r* ~: ^
22. ;----------------------------------------------
    / J% E  @) Z; P/ |; J
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    $ E  A+ j, A' e' |
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    " ?5 X) h9 x/ k
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    1 I+ L6 M) o4 y2 Y
31. ;            如果 ah =1，则失败
    # ^- j# B8 E: B& O4 b* ~
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    / X) ?- q3 |( L3 Q
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
    
45.    
    : V5 g0 o9 D6 a4 j; A
46. cmd_send:
    5 ]# x& l( Z, g. f5 {
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    2 g; T: C- {: D$ V/ ]" t! ^
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    
49.     IODELAY
    
50. 
    + u+ z! z( n# s
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    : W( ^! i  J! g" M  G
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）
    
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    + E  y7 r* m9 T/ M9 q# U& V7 h( ~) V
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    " s, _1 Z2 G1 k. a
58.    
    9 i6 W: d9 q3 K  b) _% k' Z
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    3 B. F4 d1 h! w) g: ^$ U
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    / J8 b8 C7 n# [) k2 c! }
68. keyboard_cmd    ENDP
    , L# c$ l3 M1 v
69. 
    
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
8 R9 ^0 \& w$ K# D 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
   
4. out 92h, al
     \% V' G( ?. r3 x) J) H
5. hlt
   , d: ^- @2 f3 \: q, N$ |+ i

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
9 j- a3 J8 ^* U 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
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：
         
+ w/ M. d/ s" w4 s! a% M
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' o/ z9 m! I
因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
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
   4 c5 N1 R2 F: c' H' ]
2. mov dx, 0CF9h
   ! r+ `  E9 i: i+ o& F4 g
3. out dx, al
   
4. jmp $
   1 H4 i5 h: V7 G9 k

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
    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
   6 Q  q( Q3 |) C5 u2 y% U+ B# |
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。
3 o: d( z% p, T  @还有人这样写：
: W+ y( s7 |, e5 E. W- jmov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
out     dx, al         
in      al, 92h
' Z8 g* |. B' @  J! @$ hor      al, 1
3 P, V- \" p2 ?2 r  i' K+ Uout     92h, al
' F( t2 @8 R6 L+ q+ kmov     dx, 0CF9h
/ g+ Z4 n+ F9 i7 O( P1 gin      al, dx
$ t$ H/ [) D/ n- ^) Yor      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:
1 ~' o6 B, X. u9 z  r5 QIf(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) {
# O( q2 f% z+ o3 R- A  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
2 j% ?$ m3 u! j9 W$ Y} 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
8 E5 E$ R. o8 Q, Y8 @# X, X  m; a' \}
$ M) V& s% r( w2 @% L3 f1 w
" R8 a3 S: {' ~; ]/ e2 r, z; w8 m* E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
& L) x  x" w$ k! m+ OIODELAY
or al, 1
out 92h, al
# p; Y; q1 [& Nhlt

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
0 b# ^; {0 B( t& v2 @但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
/ w7 k; M* z8 \# r不解ing....
/ b- h. y2 m0 \  a这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
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
" J4 X7 I2 W$ }6 a3 b% |6 x" |, HINIT# 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:
  a3 r* f, E( Y+ S   srcore,
$ O- D$ o$ d# t3 u; P      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！
) R( t, i1 i" ?5 v' \9 l  melow 平台（SCH+AMI CORE8）