[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

1. Introduction

+ H0 g8 ~: ^9 }5 s" cIGD 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。
4 Z4 O& t2 Q( ]1 g0 p- U: q6 ROpRegion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：

                     
" y( X5 H# x' A1 i& L' S                          图1
; s, G" {+ Q8 [0 }( T, p" hOpRegion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。

3 l- Z# P2 w2 l. D8 [; _. U2. Mailbox#1 About Display Switch
2 d6 R5 ~/ |2 [) e7 ~, h: w& P+ ]% I
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：
5 ~3 A3 G& L: N5 F; S' b+ \

6 D3 B; r% [1 H

图2

$ @2 w7 n+ n; I7 ]) w( l* ~) y

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

2 c4 Q: M3 P1 N4 J

0x160h CADL

0x180h NADL

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。

+ c6 p. M5 {" |( z: z/ h; E

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

0 E4 W" X" b& j9 W

& s% ~4 T3 |/ q" @! J_DCS Function。

9 T- H+ d9 N/ Q

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。

; u- l- l# J+ [- h6 S! T/ R) k# |2 u& B

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. 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：
_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：

* X, r% v0 c0 e; q& G* C# a, |+ C, B

7 ~. b9 Y) u/ L3 \2 F9 L* r5 `
图 3

, o$ a1 a; i0 e  J( l& _! q_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
2 d5 F# o) ^' T) ~2 {) W4 B$ Z_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
! [; \2 o' V0 z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：

9 \4 n6 D% t7 C2 x

9 |9 c3 t& J& Q% W8 l% ^- G; e" L

图 4

_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
; l6 C' z+ d+ O  w- 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：

图 5

* J+ z) j* Y* ^9 ^/ }4. Hot Key display switch Process
* ?0 \4 L2 E1 E: {# ~) N$ \; O
' {& ^0 o$ T; U. `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。
$ }2 i- g! w/ z: \

& e8 m: Z  _: J! i
  C) V3 y7 J/ l' J1 F
! Z; j! Y4 d8 D  x* E/ l

图 6

$ u7 G' {1 j1 x1 c& o8 R3 t( r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。
* R1 T3 B# O+ \; s' ?" f参考资料：
  V- @  d2 U" {6 [1. 《ACPI SPEC 4.0》
9 W% z$ D2 g& ~$ b  S, M2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
- E5 L# m: L/ }% ~8 b9 q- k7 k2009-11-22

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
) ?$ x# q4 ?  m9 Y1 h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