[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

( z$ r( l! ?; K4 Z- w1. Introduction
! \; K' C0 w2 r/ l, W
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：

+ Y' o3 }1 g( \8 e  \                      
! I% z4 g# j6 C$ ~                          图1
) }) O- Y# m" |8 j1 _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。
8 A, f% H9 |, Q7 X8 Q
2. Mailbox#1 About Display Switch
$ P# N; k3 s- P, u1 Z! _8 [$ b% 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：
$ A. o& x$ X8 l5 U" z

6 R4 R! w7 S1 z" H8 ]5 G! w) P

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

' S% @2 P6 Z1 r0 `' U) t

0x120h DIDL

2 k% y9 ^# j7 V/ F; N% W% L

0x140h CPDL

3 H& J% b* @% M$ |, e1 W

0x160h CADL

+ a- m, r" Y  n! l) T$ k. V" E) S% n

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

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。

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。

, Z, c7 Y4 p/ |" }! t$ ]! Q" ]

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

  E8 d3 i+ u& |+ y" |; 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

& {' w( i: [+ T. _! U1 R

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。

; |4 g) B. D4 e# Z3 R! p) h/ n8 Q

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

# a  U/ h( j, I; P' B: I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：
# a( ^. N4 s3 W_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：

, J7 j/ e* o! O7 U" [

( V* m; a- Z2 s6 s
图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
" z  p$ T  [1 p, y$ J; k1 o% _( |_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
9 `& ?% j; ]7 ]+ j& B8 R该function并不会被call。
) R# `$ U9 Q: N_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( h1 F* h( X4 I$ |
7 ?; N8 ?8 G6 ?3 A; ~

, S; G, M4 ]7 Y: |4 m# F! w% Z

图 4

% @" z5 D8 L" v8 m) I! b_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：

1 X7 P% `9 b. ^8 J' E

图 5

, V. H) Y: m; P. P3 P: y3 j
+ P; J4 [8 M3 z4. Hot Key display switch Process

% Y; X7 Z: {( ~1 o6 r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。

图 6

& f- j: R3 z# j! F2 ^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。
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。
( O+ @  ]: V( F参考资料：
6 E  G" }5 e3 e! l0 w/ p# X0 d1. 《ACPI SPEC 4.0》
9 ]! k7 V) \3 j9 |; V6 U2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

1 Z& k/ v$ A' f: I4 w% gPeter
2 ~2 s. c! _, n8 B6 r+ G! L8 z/ E2009-11-22

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