[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. ;----------------------------------------------
   3 Q2 n+ H8 v. r7 a0 {* _7 d
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   % ^: {6 M) W, V% l/ I
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   , ^  n% n/ @: z6 z) b9 B9 @
6.     .386
   : _  e0 Z7 c! N1 u8 s" [  I
7.     .model tiny
   5 Y+ z# [/ |/ O8 }. \: s
8.     .code
   
9.     org     100h
   4 A9 r; Z" q2 r6 T
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    4 J, D: c3 X0 C
12. 
    
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    0 M; G' ^2 A& G# X/ w3 |. U
16.     hlt
    
17. 
    5 f- A. [9 k: f1 B/ O% ]
18. IODELAY MACRO
    3 V% j; e3 Y; r( y
19.     out    0EDh, al
    ' V! s3 ]! L# }) d8 C9 e2 N3 {
20. ENDM
    + g1 w& H1 X7 {4 @3 M! S5 j* I
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    3 D/ e% w0 |- x2 S0 L
23. ;    keyboard_cmd()
    6 S0 a, z% |! n' I- R" K
24. ;----------------------------------------------
    
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    1 |" b- d4 Q! w3 R3 _4 o
26. 
    2 [0 E9 `6 b$ s2 }
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    6 ~8 q1 U, b7 M4 F0 Q% s. J7 }
29. ;
    , V5 ^* i" m; E7 i# L
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    - R. F( e8 D* D6 n9 M
31. ;            如果 ah =1，则失败
    $ ]9 U4 U0 K! S" s1 V7 d' }# e$ B
32. ;----------------------------------------------
    
33. 
    
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    . h% h/ W, [( l& C6 `
36. 
    ' ^4 }3 k1 y2 o9 p+ P! i! u4 Y
37. cmd_wait:
    2 f% T3 _+ c; j. }
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    $ {. D( }2 v4 H" C5 z
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）
    5 V' j" s7 H5 W/ O! r; y/ |1 F
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.    
    1 V. `- `+ s/ G. W1 W% @4 G- h
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    8 f# l3 o; D* f: u; U. d8 N- W
45.    
    
46. cmd_send:
    
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    & a/ P# k0 r, q
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    ( A- Z, [' b$ P4 E+ s  Q
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    , J) ?4 S- \0 u1 u; B4 D
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    ! z, Z. q+ i2 l; J
54.     IODELAY
    4 h( G9 l2 v: r* H4 `2 X6 m
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    $ G; t4 ?1 h, p4 H& ]9 j
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    / D8 S& d* R( j+ P
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    ) R% P3 V. Y' M
58.    
    3 X# i8 n8 Q4 W' I
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    + _' h  `" h4 D! w
61.     jmp     cmd_exit
    5 I0 @4 v; E4 m
62. 
    
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    * ^3 s6 b7 U8 D' ]- n5 ?
66. cmd_exit:
    , ?3 a/ d; i1 V* ], B
67.     ret
    
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    , p% r1 r) R0 C5 C/ N, L. ~" b
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
, G) q4 G  L* i6 t- d& 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
   ! k( l3 Q' O/ U4 |) S
2. IODELAY
   4 a, M- `( {% n* t
3. or al, 1
   9 p& z4 R$ W/ G% {; v) m) D) n
4. out 92h, al
   
5. hlt
   

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。
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; F  q( ~% |  Z9 x3 \( G2 b         

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 m8 k- z7 {" @* s9 P 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   . X9 V- W% `6 A8 X8 ]' v
2. mov dx, 0CF9h
   4 K: x. ~5 p) v1 v9 G6 _9 ~
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 $
   

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  
mov     al, 0FEh
+ `* g: r  a; @* j1 ]4 Kout     dx, al         
in      al, 92h
; D0 X) G( A' }/ r) {$ w- bor      al, 1
out     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
, e4 j% S( `+ R; @0 ^or      al, 6
! |1 D1 }' J$ E$ B5 U! Bout     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
5 d$ S8 E8 h5 o& h0 J; e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 Y5 _- e2 L  `1 ~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) {
$ j8 F% S: R! E# }; ~  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
; p) U* T: g; d6 m} else {
. x  V8 q% f4 D+ D* ]8 f  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
4 H# H# C7 c( @, O! u" 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 ?
8 Z& j; q7 j; ~+ y7 }9 BReset 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
; P4 ?1 J: n/ L6 s) Aout 92h, al
hlt

0 _% C* Y; ?  }( j1 i7 o( ^, H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....
这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
& W5 ^" J1 ~* I" m" s$ y! `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
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:
' p  S3 A0 F6 z; C% ?* F6 }! Q( ^   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）