[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

- V9 F* H# `! X2 m) |

1. Introduction
+ q- x. T' k% |% W- ?9 A- _, t
3 w) C( B0 R1 nIGD 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：

                     
7 r5 U9 v; P" m1 u7 U6 k                          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

- X$ \5 w$ J# h# A0 \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：
& l. `$ L" v' ~0 c8 I
7 G% o& t$ Q( c+ ]3 B  Q" S* m

+ i/ L2 A1 q" v2 e0 Z* |& |

" ~5 k8 b  _$ R8 |3 A! t. r; x$ d& H

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

3 ~. ^9 x- B1 D% K

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

. u+ N8 h  [& r/ |3 v5 z3 {8 P

0x180h NADL

+ ]8 f8 M" p1 r+ n( g% m

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。

' J( a! V2 U& R3 l0 j

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

1 c# r4 ?4 G# k! Y# e_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

, u5 s2 _8 L$ s( m+ G. n8 [

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。

+ p7 C2 D5 z1 D! W3. ACPI Extensions For Display Adapters

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：
' e# {3 b1 U2 |2 v' E+ ~7 a_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：
# y0 V7 Z8 B$ L" R0 a

" O/ y' c9 n% U  ]9 L/ }: G

3 r2 Q+ [: e& `& ]" b. H: M) h图 3

7 ^2 N, W6 c* C_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
( U! ]+ Z9 V! h% m_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
7 U/ g$ D4 s4 O" X) _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：

图 4

2 j- i2 o& G3 B8 Y0 C3 y; W9 a( b3 E_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
: K2 B* s, `7 r; v% Q1 U8 c, S_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：
! b% T* L; ^  k" B# ?! s" y+ d

8 z! p; I; y9 I/ m* M

图 5

. u/ c/ Q: V6 q# {8 F% X4. Hot Key display switch Process
' \, K/ d( M4 X
" p0 y( q- [1 A9 w  g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

! x  k+ \4 X! ^  c) F3 g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。
% _- Y1 x1 c2 ^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》
1 X) i. |: E% S- z% U2 f9 Q" ^2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
1 i8 s3 r: @. d$ f  h8 i2 U' a2009-11-22

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