[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

# f% q) m7 C$ i) Y. m1. Introduction
$ e! b# C! x3 B' k9 Q
4 R! E( r# w% ]5 j. JIGD OpRegion是intel为了改善传统的Integrated Graphics Driver和BIOS之间的通信机制即SMI、INT10存在的缺陷（SMM mode有可能会影响OS的稳定性，Int 10则有可能受限于OS)，而引入的一种新的接口。它使用SCI取代传统的SMI机制，取其精华，去其糟粕。
OpRegion被加载时BIOS会透过GMCH的ASLS register写入OpRegion的base address。OpRegion的Memory layout如下图1所示：

& g) j$ {# N; q5 U9 f                      
                          图1
* i5 d: W4 u8 @2 a$ y  FOpRegion是System BIOS和Driver之间交流信息的重要手段，而且我们也可以在OS下透过ASLS这个register，获取OpRegion空间的信息，进而可以用于Debug Graphics driver和System BIOS之间co-work的一些问题。
* o# h) ?) E  j. M
1 }5 s: _3 b/ M6 b+ F2. Mailbox#1 About Display Switch

, i; f/ e6 {. T, UMailbox#1被称之为Public ACPI Methods Mailbox，它包括一堆成员变量，这些变量有些是必须实现的有些则是可选的。它的layout如下图2所示：

9 k/ @- g% x8 b# N! h: q

, O+ m/ l- r5 D* O6 L

图2

+ J9 w9 P) S, \! o* m

其中与切屏相关的变量有如下几个：

" N4 h5 w  `# W4 R5 j3 m' n

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

0x180h NADL

' X8 F. S+ t/ u

0x1A4h TIDX

. P0 W/ _6 A) b; Z

DIDL表示该平台所支持的显示设备列表，最多支持8个设备。Graphics Driver在初始化的会call _DOD method获得所有的支持的设备列表。

8 m0 D7 n  j" u( `  {5 d: G" s

CPDL表示当前接在VGA上的所有设备。Graphics Driver会detect当前连接的设备，每当hotplug、remove时，drvier都会重新detect设备，并将detect的结果写入CPDL，而且该位置对BIOS是只读的(RO)。在Hotkey切屏时video driver会使用CPDL中的device列表去call对应device的_DGS function用于决定下一轮的显示设备列表。

CADL表示当前正在使用的设备ID，在启动和模式切换期间driver都会更新这个位置。BIOS也是只能读取该位置(RO)。BIOS可以使用这个位置的值去支援

5 {0 B) {+ ?# }_DCS Function。

NADL表示当hotkey按下时，driver需要切换到的另一个模式。它的值取决于

VBIOS中的toggle list table。在HotKey切屏时_DGS function会根据NADL中的device列表决定下一轮的显示顺序。

8 N2 G8 o9 ^% U  j( t

TIDX 表示VBIOS中的toggle table index,BIOS可以动态的更新该index值。

  B' i& Q  l, L4 }  R  h9 \) S

Video driver通过该index决定下一组显示设备的列表。该table存放于VBIOS之中，最多支持4组。OEM端可以通过需要VBIOS改变显示的顺序。

. Y  e; O  |* b3 b; P: [+ a  J5 q3. ACPI Extensions For Display Adapters
- r8 c! ?  B! ^4 f" b
另外一个与切屏密切相关的部分就是ACPI 中有关显示部分的扩展部分，这个部分主要是一下几个function：
_DOD 该function Graphics Driver会在初始化时会call该funciton获取该平台所支持的所有的device id。在windows xp下Debug发现如果使用hotkey切屏时，每次按下hotkey，Graphics Driver都会call一次该function。该function返回的数据格式如下图所示：
( v# h" q2 u5 I0 S8 m: w

1 C; k. g! }( t9 s1 V0 m: R

9 r5 O9 O* {+ _% ]! a0 Q
图 3

  B0 g& `% q: ]  i* g& j# E. Y( c_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
! P% E1 ~$ g& C% J$ U. F  G_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
7 c  x  U8 T6 p2 E该function并不会被call。
_DGS 该function用于在支持hotkey display switch时，查询输出下一轮输出设备的显示状态。所支持的状态有下述两种：
* e( y0 q' d3 R! C! o5 z, l( ]
; Y0 t) ?, K1 S0 {4 l( N& J( n

图 4

% L, a0 s$ [6 w1 M: @2 E_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
; n. R9 ]$ [8 p1 ~' h$ h_DSS 当设备的显示状态已经确定之后，OSPM会call该function。该函数会带一个参数用于决定设备的输出状态，参数的格式如下图4所示：

9 j. k- U4 ^  b0 C' ?& F

图 5

& t: |1 _/ F7 ^9 h( w
+ ^0 L/ e) w% K9 E4 M  C4. Hot Key display switch Process
  d# G  [/ `/ C6 v' k6 Z
3 P: Y7 U+ E9 c; |8 N+ q有了以上的介绍，我们来看看按下hotkey之后设备显示顺序的完整过程。<<Intel Integrated Graphics Driver OpRegion specification>>对display switch有非常完整的流程，我将按照这份流程并结合asl code的实际状况做些说明。

  r% Z. E7 z7 X" _1 V* f+ i6 e

图 6

" S" Z2 ~& l7 n- ]7 \, d当我们按下hotkey时，EC会透过Q_EVENT通知BIOS，BIOS收到该Q_EVENT后会call IGD.GHDS() function，GHDS会call GNOT function，而GNOT最终会call Notify(VGA,0x00)去扫出所有的显示设备，这时_DOS=0会被调用表示始能切屏的功能；然后再call Notify(VGA,0x80)去做切屏的动作。在win xp & 2k下，_DOS=2将会被调用到，表示暂时禁用掉切屏功能（因为现在正在切屏），接下来是然后BIOS会透过_DOD获得支持的所有device id，call对应CPDL 对应的device的 _ADR fucntion 获得该device的唯一的ID。然后会call _DOS设置输出设备切换始能，下来会用OpRegion中的NADS去call _DGS用于决定下一组显示组合。最后再call _DSS确定显示组合，再后来就是Graphics Driver sets new mode。
/ S: O1 X. l+ A3 K4 z3 g以上就是Hotkey display switch的大致过程，希望能够对大家理解IGD Driver Hotkey的处理过程有所帮助。
1 h# ^) k, K1 G参考资料：
' K0 t9 [; V$ f- _- S" R1. 《ACPI SPEC 4.0》
2 G5 H: d2 w% N5 K2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

, W  Q! V% _# ~2 `  wPeter
& U, z3 [9 `  A/ O  k: e- l: I2009-11-22

suchliang2009

看来你在Insyde学到不少啊

topway

謝謝分享，學習一下。

hsvincent

不错，总结的很好。刚开始接触mailbox的时候也花了很多时间看code去了解每个box有什么用
但是楼主提到的只是WinXP而已，到Win7就基本用不上那些mailbox了，而且在Win7下还跟regedit上的一个feature扯上关系了，具体也不是很清楚，希望楼主能够研究分享一下