[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
/ [1 G6 p$ C0 N1 | 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. ;----------------------------------------------
   9 l$ V. W, z* P% w' Z3 h6 D
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   9 l! i  u. t3 X* P+ y
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   4 [" G, n, w8 ~9 `6 l6 U3 \3 m
5. ;----------------------------------------------
   : S9 a  N- r; l! R, g
6.     .386
   , ^' B+ g" O& i; r* t9 Y
7.     .model tiny
   " u/ S2 b. H2 V( \/ U) {, M! }
8.     .code
   " N& h" U/ d2 e  t% A6 g
9.     org     100h
   * F- W9 X7 B& V( f8 M! y
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    - d. S6 Q4 e$ A6 O) |
12. 
    4 M: \; a- f' I& @& F: g
13. START:
    - Z) N4 L7 p( N: V3 t, x
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    ' `7 O( h, K, B
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    # ^6 o3 U7 d$ E( h) V
20. ENDM
    $ L0 y! R9 g# a  W; T
21. 
    ! G3 N2 g% N5 ^6 t( |8 X: R/ L8 _) C
22. ;----------------------------------------------
    ( ?; b1 M$ C9 K& I" U( g+ B- a
23. ;    keyboard_cmd()
    : S5 Z! [. Y, Z7 \4 i+ D: ?/ D
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    ! n; }* L, n+ t, \2 A
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    2 m% C4 K- ?2 M$ |9 B
29. ;
    
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    1 E% T- v9 B& N) ?" M- w
33. 
    . v8 [/ [7 {& o1 d' Z
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    0 u3 S7 r2 A) g. K! X, v# m
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    " L! `! N0 H6 i3 S& i
36. 
    3 e# B9 v$ W: L6 B5 @
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    7 H2 ]6 D6 d- C- V) G
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    " Y2 @$ F0 Z9 D' c( P* c4 V# Y
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    ' T% T1 q, E. `0 e) u; \2 U9 f
43.    
    2 |& q1 H% _! h4 E+ C" J
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    6 L( z  l) w  p
46. cmd_send:
    2 c. C# {5 v: n+ m5 c5 U
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    1 ]) ^% E, ]: T  r$ N
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    * W) q8 {0 X% K6 O" o9 ?6 T' k6 U
49.     IODELAY
    7 D: ^" y7 j; l) K2 y/ l& Q) ^
50. 
    ) i( ~' v: X" O8 o' G
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    7 O7 b/ [7 Q! K& r0 \
52. cmd_accept:
    , T% a7 M+ L7 Z) |* b
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）
    / ^. G% B9 a8 ?( _1 ^' x3 h
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    ' v1 d1 F, @4 x" W5 s
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    7 L$ \  W2 O+ }" {2 T! `
61.     jmp     cmd_exit
    5 s* O0 b# \' L6 k' C" W+ P
62. 
    ' w& i& c0 F- h9 Z2 y5 x/ B
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    7 M% y' ^6 v  _4 A1 W3 z  X
66. cmd_exit:
    # s! W) F. G# K; v
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
   ' c6 u$ b) Z: T8 [% r# F4 j; U
2. IODELAY
   
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   
5. hlt
   % ]4 o1 k9 M- h+ L1 z

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
$ O! n4 Z; k3 g 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
# X- ^: O2 r7 O' p. h 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：
! g( h- n! V2 R" T6 h/ G3 T/ X         

! X* V3 y2 S$ Z( P. e# 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。

因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   ) A7 n: x. ~$ b% \" c# z0 m( 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 j3 I& L4 P3 S  f# b$ l
4. jmp $
   

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
7 H. k5 [0 V4 l) A* |    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。
6 n7 n3 j6 l# V: M9 g还有人这样写：
0 k8 W! h3 ~; Hmov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
out     dx, al         
in      al, 92h
8 m6 A5 Y6 X0 g4 g# Z% xor      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
1 Y- M/ C0 n3 v5 J8 I7 o2 Z; Din      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:
  M# ], F* d) L" z& GIf(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) {
$ L4 H# O# N8 t$ Y% Z  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
} 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
" r& [' P- B) L4 \6 w}
1 }" f8 d2 q% r( U; r: {. l
! K8 O# z  A, A" Z$ g9 @' m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
IODELAY
or al, 1
out 92h, al
hlt
5 R" C7 C/ X7 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
& `0 p1 F8 I- F3 z" f但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
; T$ t+ H% v/ o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
0 R( m8 W( f% W5 m7 F# sINIT_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:
   srcore,
      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）