哈工大李志军操作系统(四)----设备驱动与文件系统之L26显示器.L27键盘

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L26 I/O与显示

I/O读写整体三步原理

  1. cpu取址执行通过out指令向外设发送命令
  2. 将命令通过文件形成统一文件视图进行解释
  3. 外设执行完命令后返回给cpu进行中断处理(显示器:显示图像;键盘:读数据到内存)

I/O读写整体框架

让外设工作起来,cpu发出指令给显卡中的一个寄存器(显存),显示器根据显卡中的信息来让显示器工作。所以让外设工作,只需要向对应的寄存器中发送指令,完成操作。外设去做对应的工作,外设服务程序执行结束后向cpu发送一个中断,cpu进行中断处理。

类似于out xxx, al这样的指令让外设工作,然后等外设完事后写中断处理程序。

向设备控制器等寄存器写的过程比较麻烦,为了让out做的统一,让用户使用起来方便,内部隐藏很多细节,形成统一的文件接口:文件视图。

总结:三件事,形成文件视图、发出out指令、形成中断处理

操作外设的程序:

打开外设文件(open),不论什么设备都是open、read、write、close。区别在文件名,不同的文件名对应不同的设备。根据设备文件找到控制器地址、内容格式等等。

printf内存写到显示器,fprintf内存写到磁盘

从write开始分支,1是显示器,

写设备驱动:写出核心out指令,将相应的函数注册在这些表上,创建dev什么文件和注册表对上,就行了。

编写文件驱动,是一个很重要的技能
 

操作系统整体框图

让外设工作起来,就是向外设寄存器写命令

一段操作外设的程序

操作系统要给用户提供一个简单视图--文件视图。用户调用这里面的open read write close等来进行操作。

文件视图

写(显示器)

printf实际就是向设备write,写之前要打开设备文件


  • open系统调用
  • open的时候,找到inode文件信息,放在PCB中,然后write的时候利用这些信息写文件
  • 向屏幕写内容
  • crw_table函数指针
  • sleep_if_full()缓冲区队列,之前再内存中执行很快,屏幕显示慢些,所以先放在缓冲区中,形成一个生产者和消费者模型,进行同步

  • 文件接口write,里面调用open文件描述符,对应设备文件的信息inode,一点一点选择对应什么设备,最后到真真的设备
  • 做设备驱动就是写好核心函数,注册到相应的表中

  • printf的整个过程

  • 写流程:cpu通过out指令发布命令→文件系统→write_q队列→显示器显示

读(键盘)

L27 键盘

  • 操作系统将外部设备都当做文件,通过文件描述符确定向哪种外设发指令
  • outb输出,inb输入,这里和寄存器交互
  • 键盘的故事,键盘中断
  • 根据不同的扫描码,执行不同的key_table函数

  • 输入也要放入缓冲队列中read_q,上层再从缓冲队列中读数据
  • IO读写整体框架
  • 读流程:键盘→中断处理→in→通过扫描码得到ASCII码放入read_q缓冲区→文件系统→cpu多进程图像→拿数据


 

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