[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.
* i& L4 u1 g; L1 `; [. \8 s
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
   
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   5 ~5 D6 X7 Y+ {) g
6.     .386
   2 G- h0 B6 ~! y( }) N; g& ?: A& r
7.     .model tiny
   2 C6 G7 ~8 m8 Z/ B- e1 w! o; ]
8.     .code
   
9.     org     100h
   + b6 T+ [6 ?% v; i: _/ N& }! k, Y5 j
10.    
    
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    * z2 q! w: U7 O: }
12. 
    
13. START:
    
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    
16.     hlt
    / o* ?" k  U6 J
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    0 M4 x7 L" ^# `7 J) D) g8 k( ~+ z9 J
19.     out    0EDh, al
    1 D3 R1 g. D, z. I4 k
20. ENDM
    0 _- I4 d: ]& m% y: L' p% _
21. 
    4 q8 X* x) k$ P& O/ \3 W7 T! u
22. ;----------------------------------------------
    
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    8 }" k- Y) Y: t
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    $ W3 d9 |0 n( m' t1 w1 S- I
26. 
    2 _6 C& o2 V# K7 B* P
27. ;    调用    bl = 命令字节
    " g/ B0 u) q7 z# D: `5 b9 j
28. ;            ds = cs
    ' F6 i: Q5 I0 T+ g; C
29. ;
    7 K: e+ u) o# J% O5 j0 d, t
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    
31. ;            如果 ah =1，则失败
    6 k' U- O7 T, V
32. ;----------------------------------------------
    ' v/ {$ {1 R9 ?2 W# _
33. 
    9 d$ C$ U# F9 S8 ]) D
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    " s/ A0 m' T" ~: k: O9 B% d
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
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）
    0 p, n& K$ I3 T, v& }. {; v
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    % b" l* q  J& g$ ~, D
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    8 @- d/ G( Z  u
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    7 n: C( R3 m! f2 O+ i- g
45.    
    5 k( f; S( P6 b5 J
46. cmd_send:
    % `1 J6 g2 D+ f( _# e, x
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    
49.     IODELAY
    $ {" w" |; D  ~* ?; f
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    5 A# [% v. ~2 n* w0 w
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    1 \3 N% s  S. \2 F0 O  \
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
    & @" u- u2 S, {+ E
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    . {; W3 Q) N' P; c
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    # o  P- P) g7 P1 Y) U
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    0 i2 c. z) L0 `. v
61.     jmp     cmd_exit
    # N, C3 l4 k$ e+ D
62. 
    1 e6 y8 Y3 E6 z# N2 z/ r8 N
63. cmd_ok:
    
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    * {9 [5 T3 p" W5 W( G
66. cmd_exit:
    . G# r1 q, n  t
67.     ret
    5 w( P+ W* L/ o4 H' L, R
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    ' p$ C+ N; J2 N% H
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
   " E' z1 R  T% Y; V' y
2. IODELAY
   ! X) e, N" ?% g6 F) O$ u# Q7 \1 C$ g
3. or al, 1
   3 d& h0 E" I/ J8 f9 f+ l' {9 A" n
4. out 92h, al
   5 ?' L5 Z7 `! w  t& `  S# H
5. hlt
   & Z7 l: _0 \3 D" X

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：
, S5 c/ y, N3 ~- [         

6 J/ N" @" n# ~9 R- }/ V# r9 P 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。
) u  J# f9 G1 x( T3 A/ V3 G- t/ S/ K
1 \# ?2 ?. A/ j8 Q" p2 z# b 因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   # `$ J* L) i0 T7 G' K
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
   
4. jmp $
   % U3 q" w" t) o0 `" f

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
   / {$ o- d7 u% x8 K2 K
3. out dx, al
   " b3 E0 u# a/ \; d  |( P1 z
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
   3 E  Q( E0 l. G' Q! X
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。
  u0 m% v  x' V还有人这样写：
: v. y- K3 Y8 M. f* U4 Rmov     dx, 64h  
( E8 G( i  T5 Z: K; W/ f, Mmov     al, 0FEh
out     dx, al         
) u: D! N6 g8 n; V4 win      al, 92h
5 r! ]6 L" C3 N  y4 q! xor      al, 1
( I9 v8 O% N. K1 Z' X9 fout     92h, al
mov     dx, 0CF9h
in      al, dx
or      al, 6
4 ~) E8 L4 v7 N$ c' q, rout     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:
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) {
  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
}
+ {* T% b+ M8 Q
/ n1 g) u5 Q/ k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
4 t2 l' R" F, Yor al, 1
out 92h, al
hlt

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
" q, V0 b1 O/ |* d9 U但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
! C+ y5 Y$ m9 Q2 J不解ing....
& a: B7 L0 k  L7 p3 c% I! H2 H; ?- ^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
7 h- E1 \: V8 e% S7 ^6 v( \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）