[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

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1. Introduction
1 i+ y; V1 J* f' E  U4 L& v7 T
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。
" q) i* G! V; O& b5 o/ n$ jOpRegion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：
, d- J7 E7 R# x( K  l
                     
$ q5 ~: C& j$ J0 L                          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。
+ @! p, s& y: W& Y8 \1 b
; @* J7 b. M; N& P1 u4 _% [2. Mailbox#1 About Display Switch
( W" p( V/ e! K1 m
/ Z) ~/ ~( r3 t$ H; @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：
7 F$ k5 n, Q/ l2 d' V# r0 n
9 }' v2 `8 e( e* F

图2

1 M$ l% Y% I8 h; {0 J0 }

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

$ v$ q# a) `) J3 T7 s6 C

0x140h CPDL

0x160h CADL

0x180h NADL

0x1A4h TIDX

; P/ E+ I0 v6 b/ ?6 _

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。

) ~: [  s  f' A* `3 ~

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

8 v  Z2 P/ }& v! K_DCS Function。

$ A  Y; u, C/ U7 g4 _) a% 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

3 @3 C% W. w9 w6 k8 T( e  ?; U) n

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。

2 ]+ ]4 C$ k, G9 k  {

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。

' n6 }6 [  W* X- Q9 b$ j9 j: @3. ACPI Extensions For Display Adapters

/ n. L& H* d" X' W7 M7 Q7 p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 Y1 s; S$ E1 \3 v! a5 n2 {_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：
5 f  L8 l; q& e) {2 w! t
6 ?  O# K4 X& h" b

% e$ a4 k8 P" P4 P4 h

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
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：

+ |7 e' C  e/ p: s5 |

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# i7 j) W7 ~- t% U1 n
# Y2 |) J+ a7 e( o/ o+ k# l

/ C! U1 ^9 i  l! s

图 5

2 B5 ~% \; `- `& m) v' J
4. Hot Key display switch Process

: B0 a  z. Z, g7 h  p) E3 C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。

& h- y6 U7 c  z( j' i; o# g1 I$ L

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。
- |4 j" I9 f5 O" Y) ~2 P  Y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》
  E2 p6 v, J/ k, V7 V2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
% B4 `/ S- k8 T5 _' p0 h* Y
Peter
; g4 ]! b5 [. c0 y8 G! s* Q2009-11-22

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
" }" K! E: ]% A6 x7 r2 B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