[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

1. Introduction

( \$ z/ `! B" F* o( ^4 y# k6 A( IIGD 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。
. r1 M+ L6 J" y1 Q# u9 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：

/ x: L2 i" g- o0 x) q! [3 f7 |                      
                          图1
( |/ j5 ?) x" z0 y" IOpRegion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：

' Y! {- v7 A/ B

9 i) l4 ^- E5 |+ ]# B- y; {+ K) k

图2

& S' q) d4 |) j, y

其中与切屏相关的变量有如下几个：

; t$ v; K, o8 Y2 Q2 `

0x120h DIDL

. M/ f! x$ _/ [+ _/ @/ e- a1 o3 f

0x140h CPDL

/ L3 U. t4 q, H7 _, O

0x160h CADL

% Z7 F% E' N  q. [, l' O' R  ]

0x180h NADL

  h2 ?# y) f7 d5 J; o

0x1A4h TIDX

  \3 I2 H, e& J% ]

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。

) x5 h9 N: l! b' M, F- d( r

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。

4 N  t. r. T' o$ |( H5 O

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

  w) c: Y& q0 L& d) T( B

# s" @  l5 O* M$ @" t_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。

8 i( O# n, U  p# m

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。

/ Y; i5 m4 |' J0 S3. ACPI Extensions For Display Adapters
, a( m. X. C8 ?0 t. C! U  e
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  s" l3 S! ]; W9 `1 q0 T) R
图 3

/ A/ i: |  O# P  a9 J_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。
) ^# W" T9 J7 g, Y: `; e5 @7 s_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：
% O' l( t) k) T: ?& q" O  Z

" k6 B$ z* ^4 c. m6 f# i

图 4

0 N/ I; N. I5 E9 a2 a) C_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：
, {, _; n9 l: N3 m
! T, z% z$ y& I5 ^

* K9 h) C& D1 n

图 5

0 k1 Z/ j, o& Y4. Hot Key display switch Process
4 R7 c" E& ?  l7 {
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。
, j" g  r* L4 v$ d. x6 v/ q& C" y

# }5 T  B4 u6 D* {+ a
# U* }# T3 E" K2 D
$ \9 J) h7 q2 R0 t0 z6 Q+ |

图 6

: i8 {' t  M4 T, b  x) D3 U' T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。
, ]8 [! T; |4 o8 q$ o+ C1 K参考资料：
/ Q$ b# \6 c4 n  T1. 《ACPI SPEC 4.0》
2 {2 r- w5 z; r2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》

/ h/ j) e0 |0 X' d6 GPeter
$ `* p5 ]# L" R* d% J! x2009-11-22

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
) ^% `( p8 q6 u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