[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

# [1 |, L' g" y# k9 @0 K  L

1 `1 V# ^* @0 a) {2 q, R1. Introduction

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。
! X% M/ l+ A- u  iOpRegion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：
- }2 B3 Q, K, }& A1 l- L+ X5 \$ L
                     
                          图1
$ R1 m  r3 P6 y6 I4 q' _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。
! m! Z- b* |' T/ Q
2. Mailbox#1 About Display Switch

, E0 c) K# W& i' }1 \, K$ UMailbox#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：
( v( G2 P4 d& r/ l6 q: w
  F& ]7 S; @3 m

0 c3 S# z$ z" {9 o' G/ j8 ?

图2

0 Q2 a) P; ?5 W# C* a* \) p, {

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

6 G. ]2 X* m9 o7 w

0x160h CADL

- [; O* q2 d9 L  I+ I( c

0x180h NADL

/ l7 u  ^. x& `8 N  ]& r

0x1A4h TIDX

8 y; t5 x/ V. |$ X. o; |

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。

; u6 V  `3 k6 i8 }/ L: O  c

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。

2 A! E% g+ j9 S2 [; u- 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

9 d1 X* |+ I  l0 {_DCS Function。

0 f5 ]/ j* s; h

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

& k1 P  V: o- P0 ^! }

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。

9 p3 U; K& h8 P7 l( r* H8 z

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 M7 F# x" i& B  h1 h' A3. ACPI Extensions For Display Adapters
; m$ Q7 m! z4 _, \9 x1 Q
7 \% }; n% W, {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：
_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：

* e$ _- R( W9 g, Z  _- |: O" D
# u2 f2 H! J* n图 3

' u* _6 q4 s: A_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
' h, V' g; @  @. N4 N: c2 o" C1 y_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
/ u6 T: N% s6 q; Y9 H5 |) N2 h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：

% u/ _8 E# C  h" m- a3 m

图 4

1 ]! L7 a( k# p+ S( E" G_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：

% n8 W! l/ m) _" x0 V3 q. o$ M

图 5

( t" K4 G( {+ p0 b6 Z4. Hot Key display switch Process

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。

4 i# n/ _% m- w9 }5 I0 Q- P
0 ?6 K9 X! a( `1 X( @7 n2 P" u! m

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。
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。
$ z" M8 `' E* w, @; I6 Z参考资料：
4 m0 J( L7 M' W- {% r/ a1. 《ACPI SPEC 4.0》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
1 V+ s" U" ^1 z9 E0 |
Peter
2009-11-22

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
- v; h- e' O- Y5 x. ]/ f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