[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

6 q, D0 O5 a* F* r6 |: l  h- b& K/ R

  U' o% s4 u- B" G4 k5 `# E+ m1. 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。
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：

  _% `4 j0 r3 z9 ~3 N                      
# O5 Y* w/ H# b# i                          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。

2. Mailbox#1 About Display Switch
3 y. `* B0 a$ r! R9 N" @+ ?9 l
Mailbox#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：

7 ]8 ^0 `4 T# e: M) T/ c: O/ e( ?

  X  V+ p0 o) t/ X% ]& }3 B

图2

5 a' q/ p9 l1 p) ?/ }% ]2 B

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

6 r! f" j- @0 [3 P0 b; v1 |; W" x

0x140h CPDL

! p# H, V. f# X& p2 a

0x160h CADL

0x180h NADL

7 [# Y0 ^6 s( q  \

0x1A4h TIDX

) E! S4 N' ^+ M, E

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。

% E. |3 s5 S9 d$ K2 b8 F

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。

/ r9 B4 D: m- m3 M" j2 O; U. ^

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

: [, B6 n9 r. V# f8 ?_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。

% M4 p  w! D; h$ m1 J$ p4 s, P: o

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
2 N: S  t$ U3 p
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：
4 O. b. w* V, b
8 v/ c3 z( b% ^$ m9 t

- ?& `! [# }5 Z8 L: X9 j
图 3

$ m. k. B# B& Q# k/ `& D& H8 R_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
3 l! H- I, d& y! D_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。
% j2 y* D! B; t_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：

8 s2 f6 K3 s+ o9 h

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
8 M0 w5 N' D2 Y7 m& 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：

$ x7 F' w) N; m5 V+ j

图 5

2 [: I4 \1 Q- T2 z4. 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。

6 J/ J/ i- l/ b7 R1 }
: R& q* S' h, T, |

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。
! E) G. w- R5 X3 E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。
参考资料：
1 ]6 o) s" ^' h; c$ d) M1. 《ACPI SPEC 4.0》
) Y. f3 ?$ ~9 v, U2 W4 G! u0 G2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

( T$ `+ g6 _8 P$ B5 c$ ~Peter
4 z9 J. `; M* O8 _! n' N( \7 O2009-11-22

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
7 r" t9 J! D4 ]* N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