[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
   % h- G, Z9 T6 l+ D2 B( w4 A8 O* b5 k
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   % }4 E8 G2 y( V
5. ;----------------------------------------------
   ! B! _3 f: |$ j
6.     .386
     t  o# d/ y. H$ W( G. ^4 f
7.     .model tiny
   
8.     .code
   , B1 K; d' [' ~2 Z: m
9.     org     100h
   
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    
12. 
    ' f) G; z* q" n1 O
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    8 R4 J, L7 h2 k* u7 L( b  L% E
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    , B- R& _* ]& d. i2 E
16.     hlt
    
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    ' M1 V8 q' @+ S/ c8 q  F; E7 l; M
19.     out    0EDh, al
    
20. ENDM
    
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    ) {* T  o* ~5 B; o6 G
24. ;----------------------------------------------
    : g4 m/ U0 b% U2 |
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    4 }3 H# N! S% e. z2 l
26. 
    
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    2 X0 W. C) u* ?6 Z" U
29. ;
    + s. o* Q5 B- e' L& H8 R0 i+ }
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    ' B* b( }" ~9 k) O4 j1 K# x8 \
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    , j: V+ g" T+ l; \
36. 
    
37. cmd_wait:
    % r/ T# l% Y; m- b) {
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    / |) s$ ?' Y; J3 i
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.
    ; x" l' \3 }' X3 n9 N5 L2 m
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    : g# Y! U: a4 B" v! {
43.    
    4 x  P) m7 ]" J4 j
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    
46. cmd_send:
      p* D! o9 ~$ j8 g
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    + g) v% I( M7 o
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    , Y" O- v; g5 e* f3 ]
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    & B+ Q1 _" k0 N0 L6 j5 K
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
54.     IODELAY
    ( O2 U8 A$ C7 @6 |& n
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
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    ! m& z* ]9 \! N* R1 a5 m0 R1 z
58.    
    8 E9 i$ F. x# w, ?& d" v1 {
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    - R& b/ L' F% c5 B. G
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    8 s& m) C6 N! Y" k9 H
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    
63. cmd_ok:
    $ ^7 e( z2 R- @/ ?
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    . M! h9 p- Y3 ?' E" J; n
66. cmd_exit:
    6 r8 P+ Q! R; K' ~% Q: u( D
67.     ret
    5 h& e  A9 c  C$ O) O7 {
68. keyboard_cmd    ENDP
    7 x; z3 l; g4 g: X! [; B
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
   0 f  m  u- |6 f9 t
2. IODELAY
   
3. or al, 1
   9 U' o2 i9 v! S- O9 |8 h
4. out 92h, al
   
5. hlt
   , a1 J- C5 P9 S

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
/ Y$ c* j& n3 n3 M6 n- m9 i( K 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：
3 a% ~1 Z( O& Q, d1 U* `: y7 n         
; M+ n- g5 d4 V+ y# w; U! J
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。

1 A+ ~+ v5 u  ^% h, g 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   3 G+ F) P2 G! [
2. mov dx, 0CF9h
   9 Q3 J) s' y- T3 s
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
   
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   ( Y2 e0 Y2 D0 ^9 q

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
   
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  
$ w, a3 s# v% k. U+ pmov     al, 0FEh
. ~* q. q) O3 J1 nout     dx, al         
6 y& O/ K' x6 E7 W" {& i; e, Xin      al, 92h
! W& B6 S# X- \' M7 a" ?. For      al, 1
0 X. x! o3 V: C: H% ~6 f, ?out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
. _( I! c8 E" s$ _. y7 O( @- Xin      al, dx
# f" `7 k8 P4 `$ cor      al, 6
# {6 a6 s2 y& E- {2 |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:
( H0 b7 ]; }1 eIf(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) {
" p4 s3 A. A( a/ L) z  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
. X# R% ^( F3 _0 L7 C. \- G} 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
}

) ^  d3 j5 S  S( N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
2 ^5 Y, n) _( K/ C4 PIODELAY
  k) W$ A9 `/ f5 S9 z! l) K; l- for al, 1
  Z. }' D8 L; B4 u$ \out 92h, al
# C# I, |* }  ~0 {+ C/ jhlt

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
但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
/ }$ ~' A; {8 b$ y4 h. c这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
. _! V3 ]) \; `; H! y, e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
) z, n, x! _' a( CINIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
- Y; B, q9 i7 G2 AINIT# 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,
4 H: \0 J3 o' b+ V7 @* t& L      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）