[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

9 u5 M% z' h" H

& b% j1 ?9 e0 v1. 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。
# `) O5 R* W" j+ AOpRegion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：
# [! G, A2 G4 p
" T6 }. a$ l. b                      
1 W1 t; L3 L) u( D. s# o$ J; s* e                          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。

2. Mailbox#1 About Display Switch

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 O3 \3 G. a, J+ [# R* ]# G
8 q: A& J. q2 C6 m" \9 ~6 ?7 e

/ q! I: i2 E. P; {. w

图2

7 E7 t7 }4 t% v) x+ `: V

其中与切屏相关的变量有如下几个：

0x120h DIDL

0x140h CPDL

1 T  W+ X3 [9 g

0x160h CADL

5 y7 T7 l7 ~( q" d; Z+ p

0x180h NADL

0 Q1 y% ~1 P) i: W4 s$ I; C

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。

6 b! e7 C8 d' P5 c  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。

6 h% |4 m7 o9 l" S

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

) i/ \  [4 b6 }) q5 y; L# {5 j5 N

_DCS Function。

! {; Z/ U+ \* G. q* G

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。

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 a5 b( p/ \/ I7 D3 n3. ACPI Extensions For Display Adapters
& q0 O/ w3 a2 o' n) Y
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：
. c* q* Q$ f" x! x

5 I+ @9 S9 }" n! V9 G1 O# w3 w
, H( O  E5 ]# v; L4 s# E, [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。
& Y  Z( ]- Y; P/ b_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 K# n& j* c9 A4 K: x

图 4

) T" X9 L. `9 |, T$ ?* S_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
& V: K( P9 ]% @3 @1 a& r9 \7 Q% P1 \- w_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：

, b; x! ^3 w# u: V2 ?5 _

图 5

: d7 a: }) j( B. p0 U. z) Q/ d4. Hot Key display switch Process
9 _  g$ n/ @8 K) W( w' O
: O6 n+ J' |0 t9 N7 U& Q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 h5 h$ y* ?: O) M- d! j

: |! E: u. L1 Z/ m' R# N, A$ T3 t
8 h8 ^. O& Z0 l
8 ]3 M0 d+ ^6 r

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。
参考资料：
1. 《ACPI SPEC 4.0》
! c" d) K3 d, A4 B, d3 V1 b; W2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

Peter
9 r) A9 ?! W8 \% {% I2009-11-22

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
( {; e% S. s6 W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