[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction
6 o9 A4 I3 E  v! Z7 o! Z
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。
: P  L8 w3 x* p4 [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：

                     
                          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+ @( E3 ?3 D/ y& Y7 P) Z& p
- d% ~, j' y. @, N1 x1 t# ~2. Mailbox#1 About Display Switch
( ]( K+ C9 \+ ~0 K' G8 w/ O
3 `! c6 j5 m! {5 K7 pMailbox#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：
9 k0 x8 X' X# D0 k
* k$ j. e. H9 g- j* Z

; U0 j, g4 A0 n4 D. k: z* x

图2

8 d3 X! b4 E& c+ P5 H

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

6 d, H/ j9 }; g2 @4 {1 f% c. L

0x140h CPDL

; G0 U" Q9 {( ^

0x160h CADL

* Z2 S1 u4 k, ?7 t3 n, F

0x180h NADL

# _* g/ ]( B% s8 V- P# R

0x1A4h TIDX

+ m" h6 n* T$ v; @' P1 j: S

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 X' u) w% _' _; W! k6 c7 d' Q

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。

6 j& T' f8 i8 t' O8 _

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

_DCS Function。

$ k3 ~7 U, \% J! u0 j

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。

$ m$ d0 J9 @6 y( g5 i0 c

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。

* G  \7 a( @; O. J9 O# H. G3. ACPI Extensions For Display Adapters
3 c, E* V0 t+ c4 p' Y
5 u9 K4 {2 P* T- H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：
( v5 {% I9 t0 G" ]6 @2 O_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：

/ P. ~1 k4 N2 v2 F

/ C- J. ~" K, ~! E/ T) f9 V/ D6 W3 K6 {

/ c- r. x7 ^2 I3 y% o2 z! ?
图 3

_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
8 t- U' V2 `4 d' a  n该function并不会被call。
  B5 E( @4 R' _8 S_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：

' U$ V1 L, l; K5 I; o

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
% @; H9 Z8 d( t. q' A0 G5 u_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：

; f- r- a# Q- K! e# f  `8 C

图 5

4. Hot Key display switch Process
6 Z1 |3 Z3 S% {- P0 ^& {
# G; j1 l2 u! @& t# H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。

7 I# j, ~2 c3 D8 ]' Z" b
2 z( y0 D; P/ k8 T% C, _$ s+ e+ Q; D/ W2 E

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。
' A) i2 @) S1 B8 @, Z- K; J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：
$ U. b% o8 e% F6 E6 s- m& i- @( N1. 《ACPI SPEC 4.0》
- S( Z6 {0 N: t. K" j' f) N- y) V2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
2 ]- s2 j. W0 l8 I
Peter
2 F* Y2 [6 X, p2009-11-22

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