[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

( n4 W2 V' m- w6 A+ E/ R

1. Introduction

& z$ f( g8 n* t# M: F! v$ LIGD 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。
7 U+ j0 L0 k; T) @; n' `" n! wOpRegion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 I! i$ V% ~2 v# o) t. C0 b4 E/ D
                     
% u3 T: K- D7 U! F7 S( f                          图1
9 R1 G5 h4 Z$ D2 ~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。

6 h# U5 |8 K8 s3 X2. Mailbox#1 About Display Switch

$ \( U1 R3 N% k) N. wMailbox#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：
; c, c  z2 \' c* |$ R4 U5 a
, k' T7 g' {4 l) v. G* B

* K. w, K" r0 O4 h  m7 Y4 i

图2

- _9 y' u% [. g0 [6 I

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

0x160h CADL

! z& i$ k1 q5 h6 M1 S0 J: A

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

; t) N$ X) w/ T: w0 {5 b

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。

8 j1 `+ i+ T5 U4 n) h

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。

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 }* Y! U3 M: Y, t$ T

7 J' N8 u2 t/ R) o4 X1 k4 k6 A_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。

+ J$ M" O! A# d2 b4 b  u; s, A

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。

' i# c: M. I7 ?, F3. ACPI Extensions For Display Adapters
9 ~1 n0 |) J9 E2 J2 j
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：
6 W6 L& o  U# u5 {7 M_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：
/ @# B2 H7 G7 i1 S: |* h' M
( e. t+ J% E8 Z. E: X# q% U" \

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
* a2 C0 f, M& T. }8 N9 ~, N该function并不会被call。
6 v$ t, g- q6 [8 ^, V_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& ^5 J0 p- N+ |" e, C
) d) Y' N5 M" ~% w. L% A

' A7 P8 K: R: ^& f8 v7 a' k/ K

图 4

  ?+ B. \0 ~$ U. T% S6 N" x) w8 g" 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：
2 |) O( W  |% F6 g% p
* o0 m3 D9 G) y4 \( C. Q

2 {7 x+ k. S) l8 y$ K

图 5

4 `) u1 ^9 Z" z" ~5 O* N
5 d& U$ J0 M: E: z9 h4 w4. Hot Key display switch Process
% @/ x; x: d& z& n" z; V. E) W
7 N' T9 h+ D% W1 w+ s. ]/ o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。

9 `5 y, X5 Q- R. k2 e

! x7 W7 c& D1 `9 K& e

图 6

% a7 U+ d" o9 s# j3 u) p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。
7 S2 V: c! [. G* W" ~+ L" f3 m参考资料：
' k( B5 o' r% h$ E* R6 K4 B' o$ Z1. 《ACPI SPEC 4.0》
& ?) M9 g- Y3 }" Z# l: M2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
1 L/ c  z5 ]3 {( l8 }  w2009-11-22

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
- m' @7 B% q% X: o* U6 `: X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