c - フリースタンディング環境からコンピュータの電源を切る方法は?

Question

Intel の x86 アーキテクチャに基づくプロテクトモード OS を作成しており、アセンブリコードなどを介してコンピュータの電源を切る方法に関する情報を探していました。この問題を手伝ってくれませんか？

score 8 · Accepted Answer

http://forum.osdev.org/viewtopic.php?t=16990から

ACPI シャットダウンは、技術的には非常に単純なものであり、必要なのは outw(PM1a_CNT, SLP_TYPa | SLP_EN ); だけです。コンピューターの電源がオフになります。問題は、特に SLP_TYPa が DSDT にある _S5 オブジェクトにあり、したがって AML エンコードされているため、これらの値の収集にあります。

以下は、これらのフィールドを見つける場所の簡単な「マップ」です。

    「RSD PTR」
      ||
    オフセット 16 の RsdtAddress ポインター
      ||
      \/
    「RSDT」
      ||
    オフセット 36 + 4 * n のポインター (適切な n を取得するには、sig "FACP" のターゲットを確認してください)
      ||
      \/
    「FACP」
      ||
      ||=====\
      || ||
      || PM1a_CNT_BLK; オフセット: 64 (セクション 4.7.3.2 を参照)
      || PM1b_CNT_BLK; オフセット: 68
      || ||
      || \/
      || SLP_TYPx; ビット 10 ～ 12
      || SLP_EN; ビット 13
      ||
    オフセット 40 の DSDT ポインター
      ||
      \/
    "DSDT" (何とか \_S5 オブジェクトをエクスポートします。)

オブジェクトをエクスポートするに\_S5は、通常 AML インタープリターを使用しますが、私たちが趣味の OS を構築していることを考えると、それは明らかにオプションではありません。簡単な解決策は、DSDT を手動でスキャンすることです。AML 言語では、_... オブジェクトが 1 回だけ定義されるように指定されています。これにより、\_S5オブジェクトを簡単に見つけることができます。単純memcmp()で十分だからです。見つかったら、SLP_TYPx値が抽出されます。

    \_S5 オブジェクトのバイトコード
    ----------------------------------------------
            | | (オプション) | | | | | | |
    名前OP | \ | _ | さ | 5 | _
    08 | 5A | 5F | 53 | 35 | 5F

    -------------------------------------------------- -------------------------------------------------- -------
               | | | | | | ( SLP_TYPa ) | ( SLP_TYPb ) | ( 予約 ) | （予約済み ）
    パッケージOP | パッケージの長さ | 要素数 | バイトプレフィックス番号 | バイトプレフィックス番号 | バイトプレフィックス番号 | バイトプレフィックス番号
    12 | 0A | 04 | 0A05 | 0A05 | 0A05 | 0A05

    ----こんな構造も見られた----------------------
    パッケージOP | パッケージの長さ | 要素数 |
    12 | 06 | 04 | 00 00 00 00

情報の収集は、OS の初期化時に行うのが最適です。その後は、RAM を再利用でき、破損を心配する必要がないからです。

今残っているのはoutw(PM1a_CNT, SLP_TYPa | SLP_EN );、あなたがいなくなったということだけです。PM1b_CNT != 0bで繰り返す必要がある場合。

それが少し抽象的すぎる場合は、ここにいくつかのコードがあります

//
// here is the slighlty complicated ACPI poweroff code
//

#include <stddef.h>
#include <print.h>
#include <string.h>
#include <io.h>
#include <time.h>



dword *SMI_CMD;
byte ACPI_ENABLE;
byte ACPI_DISABLE;
dword *PM1a_CNT;
dword *PM1b_CNT;
word SLP_TYPa;
word SLP_TYPb;
word SLP_EN;
word SCI_EN;
byte PM1_CNT_LEN;



struct RSDPtr
{
   byte Signature[8];
   byte CheckSum;
   byte OemID[6];
   byte Revision;
   dword *RsdtAddress;
};



struct FACP
{
   byte Signature[4];
   dword Length;
   byte unneded1[40 - 8];
   dword *DSDT;
   byte unneded2[48 - 44];
   dword *SMI_CMD;
   byte ACPI_ENABLE;
   byte ACPI_DISABLE;
   byte unneded3[64 - 54];
   dword *PM1a_CNT_BLK;
   dword *PM1b_CNT_BLK;
   byte unneded4[89 - 72];
   byte PM1_CNT_LEN;
};



// check if the given address has a valid header
unsigned int *acpiCheckRSDPtr(unsigned int *ptr)
{
   char *sig = "RSD PTR ";
   struct RSDPtr *rsdp = (struct RSDPtr *) ptr;
   byte *bptr;
   byte check = 0;
   int i;

   if (memcmp(sig, rsdp, 8) == 0)
   {
      // check checksum rsdpd
      bptr = (byte *) ptr;
      for (i=0; i<sizeof(struct RSDPtr); i++)
      {
         check += *bptr;
         bptr++;
      }

      // found valid rsdpd   
      if (check == 0) {
         /*
          if (desc->Revision == 0)
            wrstr("acpi 1");
         else
            wrstr("acpi 2");
         */
         return (unsigned int *) rsdp->RsdtAddress;
      }
   }

   return NULL;
}



// finds the acpi header and returns the address of the rsdt
unsigned int *acpiGetRSDPtr(void)
{
   unsigned int *addr;
   unsigned int *rsdp;

   // search below the 1mb mark for RSDP signature
   for (addr = (unsigned int *) 0x000E0000; (int) addr<0x00100000; addr += 0x10/sizeof(addr))
   {
      rsdp = acpiCheckRSDPtr(addr);
      if (rsdp != NULL)
         return rsdp;
   }


   // at address 0x40:0x0E is the RM segment of the ebda
   int ebda = *((short *) 0x40E);   // get pointer
   ebda = ebda*0x10 &0x000FFFFF;   // transform segment into linear address

   // search Extended BIOS Data Area for the Root System Description Pointer signature
   for (addr = (unsigned int *) ebda; (int) addr<ebda+1024; addr+= 0x10/sizeof(addr))
   {
      rsdp = acpiCheckRSDPtr(addr);
      if (rsdp != NULL)
         return rsdp;
   }

   return NULL;
}



// checks for a given header and validates checksum
int acpiCheckHeader(unsigned int *ptr, char *sig)
{
   if (memcmp(ptr, sig, 4) == 0)
   {
      char *checkPtr = (char *) ptr;
      int len = *(ptr + 1);
      char check = 0;
      while (0<len--)
      {
         check += *checkPtr;
         checkPtr++;
      }
      if (check == 0)
         return 0;
   }
   return -1;
}



int acpiEnable(void)
{
   // check if acpi is enabled
   if ( (inw((unsigned int) PM1a_CNT) &SCI_EN) == 0 )
   {
      // check if acpi can be enabled
      if (SMI_CMD != 0 && ACPI_ENABLE != 0)
      {
         outb((unsigned int) SMI_CMD, ACPI_ENABLE); // send acpi enable command
         // give 3 seconds time to enable acpi
         int i;
         for (i=0; i<300; i++ )
         {
            if ( (inw((unsigned int) PM1a_CNT) &SCI_EN) == 1 )
               break;
            sleep(10);
         }
         if (PM1b_CNT != 0)
            for (; i<300; i++ )
            {
               if ( (inw((unsigned int) PM1b_CNT) &SCI_EN) == 1 )
                  break;
               sleep(10);
            }
         if (i<300) {
            wrstr("enabled acpi.\n");
            return 0;
         } else {
            wrstr("couldn't enable acpi.\n");
            return -1;
         }
      } else {
         wrstr("no known way to enable acpi.\n");
         return -1;
      }
   } else {
      //wrstr("acpi was already enabled.\n");
      return 0;
   }
}

//
// bytecode of the \_S5 object
// -----------------------------------------
//        | (optional) |    |    |    |   
// NameOP | \          | _  | S  | 5  | _
// 08     | 5A         | 5F | 53 | 35 | 5F
//
// -----------------------------------------------------------------------------------------------------------
//           |           |              | ( SLP_TYPa   ) | ( SLP_TYPb   ) | ( Reserved   ) | (Reserved    )
// PackageOP | PkgLength | NumElements  | byteprefix Num | byteprefix Num | byteprefix Num | byteprefix Num
// 12        | 0A        | 04           | 0A         05  | 0A          05 | 0A         05  | 0A         05
//
//----this-structure-was-also-seen----------------------
// PackageOP | PkgLength | NumElements |
// 12        | 06        | 04          | 00 00 00 00
//
// (Pkglength bit 6-7 encode additional PkgLength bytes [shouldn't be the case here])
//
int initAcpi(void)
{
   unsigned int *ptr = acpiGetRSDPtr();

   // check if address is correct  ( if acpi is available on this pc )
   if (ptr != NULL && acpiCheckHeader(ptr, "RSDT") == 0)
   {
      // the RSDT contains an unknown number of pointers to acpi tables
      int entrys = *(ptr + 1);
      entrys = (entrys-36) /4;
      ptr += 36/4;   // skip header information

      while (0<entrys--)
      {
         // check if the desired table is reached
         if (acpiCheckHeader((unsigned int *) *ptr, "FACP") == 0)
         {
            entrys = -2;
            struct FACP *facp = (struct FACP *) *ptr;
            if (acpiCheckHeader((unsigned int *) facp->DSDT, "DSDT") == 0)
            {
               // search the \_S5 package in the DSDT
               char *S5Addr = (char *) facp->DSDT +36; // skip header
               int dsdtLength = *(facp->DSDT+1) -36;
               while (0 < dsdtLength--)
               {
                  if ( memcmp(S5Addr, "_S5_", 4) == 0)
                     break;
                  S5Addr++;
               }
               // check if \_S5 was found
               if (dsdtLength > 0)
               {
                  // check for valid AML structure
                  if ( ( *(S5Addr-1) == 0x08 || ( *(S5Addr-2) == 0x08 && *(S5Addr-1) == '\\') ) && *(S5Addr+4) == 0x12 )
                  {
                     S5Addr += 5;
                     S5Addr += ((*S5Addr &0xC0)>>6) +2;   // calculate PkgLength size

                     if (*S5Addr == 0x0A)
                        S5Addr++;   // skip byteprefix
                     SLP_TYPa = *(S5Addr)<<10;
                     S5Addr++;

                     if (*S5Addr == 0x0A)
                        S5Addr++;   // skip byteprefix
                     SLP_TYPb = *(S5Addr)<<10;

                     SMI_CMD = facp->SMI_CMD;

                     ACPI_ENABLE = facp->ACPI_ENABLE;
                     ACPI_DISABLE = facp->ACPI_DISABLE;

                     PM1a_CNT = facp->PM1a_CNT_BLK;
                     PM1b_CNT = facp->PM1b_CNT_BLK;

                     PM1_CNT_LEN = facp->PM1_CNT_LEN;

                     SLP_EN = 1<<13;
                     SCI_EN = 1;

                     return 0;
                  } else {
                     wrstr("\\_S5 parse error.\n");
                  }
               } else {
                  wrstr("\\_S5 not present.\n");
               }
            } else {
               wrstr("DSDT invalid.\n");
            }
         }
         ptr++;
      }
      wrstr("no valid FACP present.\n");
   } else {
      wrstr("no acpi.\n");
   }

   return -1;
}



void acpiPowerOff(void)
{
   // SCI_EN is set to 1 if acpi shutdown is possible
   if (SCI_EN == 0)
      return;

   acpiEnable();

   // send the shutdown command
   outw((unsigned int) PM1a_CNT, SLP_TYPa | SLP_EN );
   if ( PM1b_CNT != 0 )
      outw((unsigned int) PM1b_CNT, SLP_TYPb | SLP_EN );

   wrstr("acpi poweroff failed.\n");
}

詳細については、ACPI 1.0a 仕様の対応するセクションを参照してください。

    9.1.7 ワーキング状態からソフトオフ状態への移行
    7.5.2 \_Sx 状態
    7.4.1 \_S5
    4.7.2.3 スリープ/ウェイク制御

    16.3 AMLバイトストリームのバイト値
    16.2.3 パッケージの長さのエンコード

これは、私のすべてのマシン bochs と qemu で動作します。しかし、PC の電源を切るために ACPI を有効にする必要がないことに気付きました。これが常に当てはまるかどうかはわかりませんが。

ちょっと遊びたいだけなら。bochs と qemu の場合はoutw( 0xB004, 0x0 | 0x2000 );

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APM

https://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Power_Management

qemu-system-i3862.0.0 Ubuntu 14.04でテストされた方法:

mov $0x5301, %ax
xor %bx, %bx
int $0x15

/* Try to set apm version (to 1.2). */
mov $0x530e, %ax
xor %bx, %bx
mov $0x0102, %cx
int $0x15

/* Turn off the system. */
mov $0x5307, %ax
mov $0x0001, %bx
mov $0x0003, %cx
int $0x15

QEMU での正確なコンパイルと実行の手順については、このリポジトリを参照してください。

osdev.org の記事: http://wiki.osdev.org/Shutdown、http://wiki.osdev.org/APM

ACPIは新しい、より優れた方法です。

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Reference