[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.
9 r1 G  m$ w- ?8 O
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. ;----------------------------------------------
     [, T8 d9 l! Q. z1 G3 |
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   & V8 i3 }- ^9 P9 A8 o
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   
7.     .model tiny
   . c. _9 a5 g7 `, |6 w2 w& m! [
8.     .code
   
9.     org     100h
   
10.    
    $ k$ A7 j7 @1 R( J! T1 v
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    
12. 
    
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    & Q' h& p7 w  o! Y+ ~
16.     hlt
    
17. 
    5 @( e( X! o4 _) `
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
      D" t% K2 S5 D9 ]
20. ENDM
    : X2 a8 t3 d2 O' D! h
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    2 q! |* y9 F/ y
24. ;----------------------------------------------
    6 v2 W9 V3 a, m; m) j4 _! z
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    $ S( X7 l. s7 T3 f5 R/ T
26. 
    " S' E3 {; M$ T& d/ ?/ G! d
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    " O. Z& v* O+ _6 z
29. ;
    & j2 k/ s; N. I( H
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    5 X  H5 Z' t) F2 Y
31. ;            如果 ah =1，则失败
    " ~2 n1 i0 p. c# O* y, M
32. ;----------------------------------------------
    : Y, v4 W, X2 d4 R$ v9 \
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    ; q! u: L/ A9 E
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    , D6 ~3 R# o8 |" ]# e* O! W; w8 n
37. cmd_wait:
    ; g# T% M2 g9 [( F( r. r, O" ~
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    ; i- \+ E$ `4 X/ c
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.    
    . i& A9 `2 F( }# S' j  M) z
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    4 x, l/ r3 e9 v& D
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    7 y* T5 [; [( T( x3 F0 a
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    * Z3 F! X! M. k, |* ~9 ^
49.     IODELAY
    , F2 j) p. P& y6 `; S' F5 q4 |
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    5 W6 f. b5 }+ `* [' Z# I8 O
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）
    " D# H% B6 r) p
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    ; }' q; Q5 Z5 C2 ^
58.    
    , B- y, Q5 K2 c" Q, T& d) ]
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    ' N% I- M5 E2 E2 A) h
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    
61.     jmp     cmd_exit
    
62. 
    
63. cmd_ok:
    % o, f8 v3 T; S1 i. O
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    4 ~* f% ^: H: U0 a2 @  O! i
65.    
    
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    " R7 c7 O' a/ H" f* W$ T  T: ~
68. keyboard_cmd    ENDP
    * f, \( g  P) o7 x" R% W/ H
69. 
    3 \0 v  W7 g* L, S' @6 F# I# }
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
# F6 q2 a& l% a8 C* O( n# c4 R: Y6 Z 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
   " U# ?7 _$ `: }4 m4 R1 ~& }
3. or al, 1
   
4. out 92h, al
   " Z1 a8 ]5 k" b' a
5. hlt
   7 H" t3 {# p% O4 j/ k% l

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
* C1 u5 _2 U+ ?* `+ _0 ^& x 用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
6 ?6 g% P! F9 d8 |  z 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：
         

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。

. K" u$ K; t  Q8 m 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   ' ]  e) J, Z9 L
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   1 \$ [% X( y6 H% ^3 G* i
4. jmp $
   7 t0 w( \9 q% l3 [1 w; t; 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
   " \1 i1 C; _& g$ {" r; M2 a
3. out dx, al
   : ]( z  Q' s; K- F
4. jmp $
   

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
   & I# F5 O& @% \& G
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：
9 h/ l) `% _$ p9 y' e' M9 umov     dx, 64h  
mov     al, 0FEh
6 i6 G& \6 X/ _out     dx, al         
in      al, 92h
or      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
/ ~* B  @& N9 @: k9 L: bin      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:
2 E  o% O  f9 ?) T0 |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) {
2 q9 \, |) F" G4 u& ]2 ?& v  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
, V+ a. R" m8 u4 c$ r- {" u} 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
* y. S- H  w/ \4 [6 Q9 A}
4 H8 l3 Y; s1 H! q  o
0 t: M' i5 y$ p0 l4 [! c) _- \2 q如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
+ F! N+ y: Q: K. u1 _( g; H( K6 g1 xReset 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
" v6 `. B4 J% a* ], ?1 U( U1 i4 Jor al, 1
out 92h, al
& b+ j' P, n# R4 y6 @* uhlt
0 B1 V/ N8 o& A0 o& W; K3 b7 k  R+ c  n
' t: J# e3 b; z1 R; u8 I  x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
* s. D/ p3 H+ G: d1 p- u但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
# j6 J7 H0 b' y不解ing....
这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
. g# Q2 [7 w$ F5 Z& \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
* _. {. w) C/ _+ E2 MINIT# 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:
/ b' R1 u  A/ ]( D   srcore,
7 m" d6 R0 i7 K3 d+ F      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！
- o: d% k1 n$ S$ P/ N9 h3 M  melow 平台（SCH+AMI CORE8）