[原创]BIOS知识点滴Follow Bini系列之---系统重启

bini

在和朋友聊天时,你是否碰到突然弹出一个重启?哈哈,也许你是中毒了,也许是系统更新.但重启,大家是否了解呢?本文将介绍几种重启行为,希望对大家有所帮助.
* l( f% c$ G: g( P% [) v! x+ [5 j! Z
1、KBC Reset
0 A, w/ P+ s5 e  K9 X5 D 这是软件实现的一种重启方法，是AT系统的遗产。此种重启工作顺序为：软件发送0xFE至KBC，KBC收到后发送信息给南桥，南桥下拉CPU INIT# 大约16个PCI Clock让系统重启。代码如下：

1. ;----------------------------------------------
   % _* R. `2 n( L6 y. B' C
2. ; 文件名：KBCReset.asm
   
3. ;----------------------------------------------
   
4. ;    2007-12-11    bini.Yi/易祝兵    For teaching
   
5. ;----------------------------------------------
   
6.     .386
   
7.     .model tiny
   ; N* j# T+ t7 f7 a# f  h1 T, _# b
8.     .code
   0 e3 H2 z% c8 q
9.     org     100h
   
10.    
    " D* C/ L# `$ C( g5 k
11. ;; 如下代码参照 《PC技术内幕》第8章 键盘系统
    " \; n4 Z  Z% k; a
12. 
    
13. START:
    5 X' ~+ L' E% F2 A$ V
14.     mov     bl, 0FEh                ; KBC Reset命令
    
15.     call    keyboard_cmd            ; 不应该有返回
    . Z+ \; `' O9 T2 r& t
16.     hlt
      ~4 U# U0 @4 d. c% [
17. 
    
18. IODELAY MACRO
    
19.     out    0EDh, al
    6 [' j& k6 G. N% T1 a
20. ENDM
    / v& }2 d7 N4 }8 a3 ]& e6 n3 O
21. 
    
22. ;----------------------------------------------
    , c8 c: E2 k6 s6 I! x" R
23. ;    keyboard_cmd()
    
24. ;----------------------------------------------
    ( y$ ?6 w- p# m/ g' y& S
25. ;    如果由于缓冲区满超时，则 ah 返回非零
    
26. 
    6 Z  I( Q1 s" I4 R+ ]* J" E6 @6 W' M
27. ;    调用    bl = 命令字节
    
28. ;            ds = cs
    
29. ;
    4 j% {# R% [, W6 w' G2 P$ U% n+ n0 c+ F
30. ;    返回    如果 ah =0，则成功
    7 P7 Z( ]& q" ^5 H/ _$ K
31. ;            如果 ah =1，则失败
    $ z+ w, C9 m: J
32. ;----------------------------------------------
    2 j0 W* _) a2 u6 p8 H: q- B
33. 
    , Q0 A0 K3 W, ?6 Q, \2 _
34. keyboard_cmd    PROC    NEAR
    4 U2 `9 ?8 x# N& M
35.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
36. 
    
37. cmd_wait:
    
38.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    
39.     IODELAY
    
40.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
41.     jz      cmd_send                ; 缓冲区空，准备接收命令.
    
42.     loop    cmd_wait                ; 缓冲区满，重试
    
43.    
    
44.     jmp     cmd_error               ; 超时，失败
    
45.    
    1 o- @" L9 _, p
46. cmd_send:
    # G2 w: w7 l6 L! M% b& x
47.     mov     al, bl                  ; 取 bl 中的命令字节
    3 v; q& D6 B6 H8 d& [; b
48.     out     64h, al                 ; 发送命令字节
    
49.     IODELAY
    
50. 
    
51.     xor     cx, cx                  ; 超时计数器(64K)
    
52. cmd_accept:
    
53.     in      al, 64h                 ; 获取控制器状态
    7 ?: @$ Y) d* ]$ f3 m% r- [
54.     IODELAY
    9 Y; d% E5 x7 d
55.     test    al, 2                   ; bit1,输入缓冲区满？（控制器是否有数据没处理完）
    
56.     jz      cmd_ok                  ; 缓冲区空，处理完
    
57.     loop    cmd_accept              ; 缓冲区满，重试
    , \  r- A0 Y; ]$ T
58.    
    
59. cmd_error:                          ; 超时失败
    
60.     mov     ah, 1                   ; 失败返回状态非零
    - Z' A5 `6 E% a+ j
61.     jmp     cmd_exit
    # _: T, g+ I; K" w  d1 }- p
62. 
    
63. cmd_ok:
    " S8 v; [$ C' ^: e1 D% c% v
64.     xor     ah, ah                  ; 成功返回零
    
65.    
    
66. cmd_exit:
    
67.     ret
    2 ]7 Z5 ?' R, {# R: n( ~
68. keyboard_cmd    ENDP
    
69. 
    
70.     END    START

复制代码

2、PORT 92h
8 S3 X6 e; `' E+ ~, N) x 从EISA系统之后，系统控制端口定义了一位用来快速重启的寄存器，就是在PORT 92h的Bit0，这种方式最终结果是和KBC一样的，HOST会拉CPU的INIT#以让系统重启。但这种方式不通过KBC，所以速度更快一点，代码如下：

1. in al, 92h
   
2. IODELAY
   
3. or al, 1
   $ H0 ]3 K# F0 B. u; j/ S
4. out 92h, al
   
5. hlt
   

复制代码

3、Reset Control Register(Port CF9h)
用此方法控制Reset，各Chip极有可能各芯片产商的做法会不同。
这里大家可以认识几种Reset的名词： Platform Reset, PCI Reset, System Reset, Reset CPU.我们来看Intel的文档，如下图：
         
- _8 J1 {& H( V0 v5 W7 ~: ~- ~& J
; J& l; `! V, [3 }% a: Y 大家注意看，如果System Reset bit位为1，那么如果Reset CPU bit从0变为1时，系统就会产生Platform Reset（包括产生PCI、FWH、SIO、LPC、MCH Reset），即称为Hard Reset；如System Reset bit位为0,那么系统就会产生Soft Reset，即：和KBC/PORT 92h Bit0一样，下拉CPU INIT# 16个PCI Clock。
7 N* ^8 Z+ B$ G6 K) D1 I
因此你可以用下如代码Hard Reset：

1. mov al, 6
   0 w+ Q( c0 @2 F! k
2. mov dx, 0CF9h
   
3. out dx, al
     P) V3 A# v9 t; _$ n6 k
4. jmp $
   , M% g& e/ d8 b: Q% b. F7 i, u

复制代码

也可以用如下代码“关机”（看你的机器的做法，也就是对SLP_S3#,SLP_S4#,SLP_S5#的处理）：

1. mov al, 0Eh
   # m  q! S7 k) T' {
2. mov dx, 0CF9h
   3 P- Q) _' H9 _2 M$ Y. e
3. out dx, al
   
4. jmp $
   

复制代码

4、Ctrl+Alt+Del
4 Y- q# `3 z& @/ ^# Z    这种方法“基本”是在“DOS”下有效，教课书上常称为"热启"。键盘中断会hook住你的按键，Hook就是BIOS的INT 09h软中断，当你按下这三个键时，就相当于Far jmp到 F000:FFF0处。用如下代码在DOS可实现热启动。

1.     jmp     F000:FFF0
   , U  B0 g# o! r8 J/ \/ X
2.    

复制代码

OK,你对系统重启是否又清楚了一些呢?

suchliang

不错啊

yangfan

不错，学习了。
; \3 w/ H: m! x/ h" M# J: h还有人这样写：
3 J! t/ L/ ^# ~! Z- Smov     dx, 64h  
+ V% ]$ ?% e/ N3 h8 x9 c. Y) }mov     al, 0FEh
- s+ [' c7 W2 ~1 R# e! F* g' \  Zout     dx, al         
in      al, 92h
: ?" M( x+ s" M. t( Cor      al, 1
% @0 k' h" o0 {out     92h, al
  B8 a% d7 ^+ i* t5 qmov     dx, 0CF9h
& d; X* C" r  s: i. l; T0 f8 Uin      al, dx
or      al, 6
out     dx, al

China

不错，各种方法都说了，谢谢。

yuhensong

CPU reset 好像不如Rci Reset彻底，经常不能完全Reset

knight956

请教各位下
经常看到 “reset with power cycle”。当powercycle时，看到板子跑了一段又再重启。在代码中powercycle具体是做了什么呢？是否跑完了Bootblock？powercycle的作用又是什么呢？请各位大虾指点。

bini

可能是特定平台的BIOS与KBC的system flag的问题，启动时，KBC标识System flag为warm reset时，可能BIOS还会发一次System reset。（也许是为了解决一些BUG而设的重启吧）

xtdumpling

谢谢分享，学习了，收藏了。

arren

好像对重启有些了解了

deci

学习了，挺全面的，收藏了

srcore

最近研究了一下Windows 2003 reboot flow:
If(BIOS报告的ACPI Tabler版本>=2.0 && FADT中RESET_REG_SUP标志设置 && 系统中没有8042键盘控制器) {
  通过FADT报的RESET REGister和REset value reboot;
, ^; c$ t% Q$ `+ `+ b2 o} else {
  port(64h)=0feh // 这种reset不是整个系统范围的reset，BIOS一般会检测到这种reset，并转换为RESET REG reset
6 \2 N9 S( h4 D! X( \; t}

$ p/ S  r& T0 M3 p* K如果是UEFI的Windows，可能通过ResetSystem() runtime service来reboot.

xtdumpling

Reset Register=0xCF9, Reset Value=0x06 or 0x0E ?
" H9 e7 X. y1 S: h2 K; aReset Register还可以在Memory或者PCI configuration space

mtogz

今天在查寻 out    0EDh, al这个句子的时候再次回到了这个帖子 ，以前在看程序的时候居然没留意

zhaomy163

完全Reset是會斷一次電的,這個可以在這你發Hardware Reset的時候根據要求調節參數達到..

axe1920

不错的文章，学习了！！！

xiong779

不錯的整理，学习了！！！

bicennan

in al, 92h
* w0 J( @6 u( m( c. NIODELAY
or al, 1
out 92h, al
hlt

" j  Y# c8 J9 S% b" g  s这个 有个问题 在 PC技术内幕 中第13章 提到这个92h端口时，说了在MCA中bit0确实是做重启
  ^3 U8 o" L9 h. s但是在EISA中 bit0 只给了4个字的说明 :普通情况...
不解ing....
' ]& r. Y3 v6 }( R9 _* F这样看 是不是 bit0 = 1也是做了重启？还是别的？
3 B+ n' A. P7 d而且我目前的水平还不知道该怎么验证？  也许我对MCA和EISA没吃透...

xtdumpling

参照ICH spec中对92h的说明
INIT_NOW — R/W. When this bit transitions from a 0 to a 1, the Intel® ICH7 will force
0 A7 m8 q- x. g8 k# W! `INIT# active for 16 PCI clocks.

xtdumpling

ACPI FADT中,KB8042和RESET_REG_SUP均不支持, ACPI OS 如何Reset?

蓝色永恒

Hi:
% T) f9 {! Y9 O) F( L, x) _( o   srcore,
. ~) [! |! @* c6 J% n" g      按照你所述，windows 下的重启，如果有KBC(EC),就是发0XFE吗？而我去追了一下，在EC收到0xFE 的地方 下了个断点，然后做windows 下重启， 以及CTRL+ALT+DEL,发现均没走这个流程，而是直接跑到了 EC check   warm reset 的位置去了（EC在不停的check  RSTRDY# 是否低，低则 warm reset ）   ,难道是我们做的有问题？期待回复，谢谢！
  melow 平台（SCH+AMI CORE8）