[原创]IGD Display Switch

peterhu

IGD Display Switch

3 u+ P( d: ^; C1. Introduction
' O1 T) P% n+ u
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。
OpRegion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：
6 m; _3 E% z' f( f3 p9 g
# s7 L8 ^" D8 U" E; w5 Z* e! c/ t                      
                          图1
* {2 k# ?9 h7 p" {% Y' `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。
  K6 L6 G  `  f( U
9 ?, G* D" z: {" M& b0 ?' j( B- B2. 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：
' k6 Y" a6 G! |* Y3 r5 v7 h

图2

其中与切屏相关的变量有如下几个：

- `% i' B2 W  A8 i  U" E; ~

0x120h DIDL

6 }4 v1 s9 l6 A- j/ G6 L( [' w

0x140h CPDL

  B1 b7 y. K2 @; u+ v3 R

0x160h CADL

6 s9 _2 S' K: _, {6 F0 _5 G

0x180h NADL

# Y4 s2 |+ }4 O' h$ |4 |7 H" C0 q

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。

5 t. t8 [0 O& F1 O

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。

1 Q+ o% u5 l( W2 W: P  g

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

5 ?6 R8 n5 {: q" u

3 U- a2 T2 T- n( P, }5 a7 \. e_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。

" K4 D" A% Z3 t) Y

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

$ Z5 B( D) Z+ L0 c9 ~9 z

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
7 n0 ^8 P0 a1 Q8 E6 g( J: Z5 V
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：
* Q) t# b' e9 i" ]+ j! Q# k7 y_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：

# E" x0 u4 o4 R. D* l

/ @: j; g! ^6 o5 F2 N- J1 ]! C7 ]

: Y! V* H$ V; ^
图 3

_ADR 用于返回设备的唯一的ID。
: Q9 n( X: c# C8 s$ n( A9 G_DCS 该function用于返回当前device的状态，windows xp下面debug发现
* P# ~6 @. [1 s# e3 v' L% ]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：
+ l% Q) z) U) a& M' \# }; U" B

* R7 e7 d: [. c. s

图 4

% d/ v0 a( [; j  s$ y2 g_DOS 该function用于决定是否支持输出设备切换。
, o* S/ X' r! u$ ~$ M2 e$ h_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：

  z; f7 a9 Z3 }1 u

: v1 v: J2 z* i7 K4 ^- ]$ |6 J

图 5

6 q+ y* J. x" {$ p, T
/ E4 d$ F2 o. G; l: x4. Hot Key display switch Process
. g) p9 j- e' D3 O. ~( Q7 C! j
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。

& S: B) O  J- K0 Z! O7 |4 r
3 w0 ?$ K! h1 s$ e2 O6 y

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》
2. 《Intel IGD OpRegion spec 1.0》
7 {7 {& S9 l5 I- a9 d. c) J
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
4 X! ]7 O, M9 X/ ?" p( I: b( s* M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