[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

3 D- I; q% I2 z% A: }2 E# e9 \1. Introduction
" Y# p5 i5 X- l% E& H
$ q  P/ D3 A8 M! a0 o4 PIGD 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。
/ b& m# E( y: vOpRegion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：
3 n: r; D+ f5 f- W* `" e$ h6 G
3 M$ V1 D7 C. h; C1 O0 H                      
" B0 e6 y/ g6 M" b# r) C4 l# z! I                          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。
1 A1 L: J) |' B4 {+ m$ Y" a2 o
2. Mailbox#1 About Display Switch
! f) A! K! r3 @( `' ^, T$ b' b3 }% g
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：
: g  S, Q; n# S2 l3 R# Q  Z4 u

图2

! |0 Q, z' x; |. }0 D, @

其中与切屏相关的变量有如下几个：

: `' z8 U$ w$ W2 e+ a9 `- O

0x120h DIDL

0x140h CPDL

5 S0 x, {; ?7 y; t

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。

! h' C2 {# W5 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

$ w4 g- P) R, ?0 i, n$ d& |

_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

% M# T- W6 @' C6 _2 c3 q" q! |

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。

7 W! F# {8 N) [- Y

TIDX 表示VBIOS中的toggle table index,BIOS可以动态的更新该index值。

6 u5 `& U) K1 h6 L$ F/ v- `5 H2 j

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。

+ {5 R( j; |! }  {' ?3. ACPI Extensions For Display Adapters
6 f1 V  e; J! B6 b9 i, f/ F
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：

# h, \: C. i+ h; b2 J; n7 [* O
图 3

: ~1 f1 a8 d2 Q: T2 m_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
- k) u: i& P5 _1 {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：

  r# O8 U2 c  ^+ k/ a" u

图 4

% c# O# y) e+ l1 |) V# J  y_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
( B$ w' t2 j$ I( p1 t_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：
7 l0 R) A  y9 Q$ X

+ C+ f2 F8 e9 w# T3 K

图 5

- o2 D/ v2 s1 a+ [- n" j) p' E
4. Hot Key display switch Process
$ K: F+ K! w6 Z% u4 E2 G, i; b. 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。

4 v1 b$ m9 G5 J9 a' m) G

图 6

6 s! Z0 G! I" E6 j' I. {3 ?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：
4 O& U: P' B# U. t' e9 Z% w# _1. 《ACPI SPEC 4.0》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
8 K9 C( K2 ~; _6 |5 Y  I
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
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