[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

3 v1 h2 f9 d- ]# c1. 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。
3 K# S, R. T6 u6 T9 ZOpRegion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：

                     
" w2 R5 \- a! s+ Y" h: ?& b                          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。
& c: @% a+ }& T3 F
2. Mailbox#1 About Display Switch
3 Q; p# R" o$ k1 N, Z7 C
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：
  O+ J- T# R2 Q7 P: J7 @

. c( Q: ]: V4 X# x' [# D, m0 m

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0 j9 @0 v7 S, T6 ^( c( A

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

' \4 y1 @# t7 F( @% L( J3 h

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

$ H" |( T: e$ Q  y* j& B5 v" a( a

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。

1 m: L; a' M" m0 t0 x1 q/ w

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。

9 ]7 H% x" @, f5 ?* E) ?

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

8 b' {5 P0 [; l1 T" I6 G_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。

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。

9 G# A( x2 Q: \! r3. ACPI Extensions For Display Adapters
( q/ n# \8 K* Z% c# C( y
. r3 a  l; j: w; x* \: c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 z' M  M3 ~: c& f1 e图 3

1 O$ H6 g1 P, Y_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
_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。
_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：
0 _6 w" e% r1 I) B$ p$ d: [

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
_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：

+ C* @4 `; q  c0 k3 M6 B% y) z8 n7 O

! K% I, _2 m1 W% ?! ]" U

图 5

* ~! `7 U7 X5 n: G4 q( ~
4. Hot Key display switch Process
  r2 N3 c. z9 H5 D
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。
% B& ], M9 x4 C5 D% |  F4 a$ p0 \

# I* i% ^9 p3 Y% s
) F' x+ A5 r6 e; L* z/ e
) X( q- m7 X* l7 l: t6 B  \2 c6 g

图 6

, N7 `2 G4 E) Y& J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。
6 n5 o. H( K) z' q3 ^. H( @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. 《ACPI SPEC 4.0》
, q$ y/ O8 E3 e+ b2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
1 f2 H+ P# ]4 ^9 ~, b8 Z
3 L- U% b, o7 o( ^, @Peter
3 f7 I* E+ J: n: k2009-11-22

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