[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

9 V! }+ S& J- z8 T4 [, h8 |1. Introduction

IGD 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。
! J3 S9 {  m5 lOpRegion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：
" [: ]+ J& A$ u% G, Q) I* T
3 O, e. \  L7 I  ?) w- B" ~9 k! N" A) n5 S                      
" q3 Q( Q0 J! X% `8 O                          图1
OpRegion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。
) F/ J- g3 n' A/ H  X6 o" \. d
  L" W3 M- D' L  F7 X2. Mailbox#1 About Display Switch

# {' A2 z# k8 g) T( ~+ H2 EMailbox#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：
5 i) z3 }6 n  U  X3 {) G, z) X
! c% ~, A; ]: J+ o- I5 W2 L

图2

9 M' B  [/ F) t. b

其中与切屏相关的变量有如下几个：

- e7 d& p; |& t, |

0x120h DIDL

# R( ?6 O" y) @7 e$ \6 m

0x140h CPDL

0x160h CADL

0 x. J+ m! j$ D

0x180h NADL

7 S. P: L6 w9 G

0x1A4h TIDX

9 D2 g' ~& o2 G6 `9 h7 S3 x. q

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。

( m. A" T9 y& e0 {5 g

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

* o: N6 p+ l, s7 {. 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

$ P0 l% Y% H4 f0 I

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。

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

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。

3. ACPI Extensions For Display Adapters

& j1 _5 Y0 E/ o* p/ o. ^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：
3 M; v8 [) [1 l/ z+ }1 Y

0 _. Z+ R9 U: Q# v

' P6 z/ p* a$ q' E# W2 f1 o  f
7 y3 x- w6 g; K  c( \: l7 Z" Z0 q( y图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
, b& H" m2 M5 |. l% t2 ^8 P# f_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
该function并不会被call。
7 g9 ^% n% Q! j2 e1 P- \3 w, J4 T6 C_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：
" t' ~' ], O6 o3 X* }

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
# z0 g+ L' ^3 |/ [! Y* G_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：
! Y! `6 |1 R/ v/ [+ ?
4 L/ d" `, n" t) S( h9 E

+ y# ^0 h9 n! g" ^4 \

图 5

3 n2 Z) i9 U2 K. O2 f
4. Hot Key display switch Process

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。

& Z; }- }6 e' \
% N% h3 z- n4 o8 a% k
3 |) e! c/ v$ u6 B9 k

图 6

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。
. H; y8 T' w/ }$ I# M7 ]# {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。
/ H7 q3 w1 D  h/ A5 Z# `4 D参考资料：
" \1 s1 z$ Y; R1. 《ACPI SPEC 4.0》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
2009-11-22

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
: Y5 z" S& T) X1 f. g6 e9 t. Z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