第12天：定时器（1）
1、内容1：使用定时器
定时器的意思是每隔一段时间就发送一个中断信号给CPU，这样CPU就不需要自己去计量时间。如果不采用定时器会导致程序对时间的管理难度增大，并且不能再使用HLT指令了。因此很有必要采用定时器中断，当使用定时器后，程序只需要以自己的步调处理问题即可，当需要知道时间时，只需要在中断程序中记录定时器中断发生的次数即可。即使CPU处于HLT状态时，也可以通过中断来唤醒。
那么如何才能管理定时器呢？
对PIT进行设定即可，PIT=可编程的间隔型定时器，通过设定，让定时器每隔多少秒产生一次中断。电脑中的PIT连接IRQ的0号，所以只要设定了PIT就可以设定IRQ0的中断间隔。
IRQ0的中断周期变更：
D0-D7就是我们的选择模式端
书本上介绍的往0x43中写入0x34对应的控制字格式：
写入的是0x34对应二进制为00110100，那么选择的模式就是计数器0，选择先低后高两个字节读或写，以方式2进行二进制计数。方式2在上面的文库中找到的模式是频率发生器。往0x40写入的是中断周期，书上的意思是写入的值代表了多少个时钟周期，芯片时钟频率为1193.18KHZ，那么中断频率=（单位时间时钟周期数（主频））/（设定的数值）。如果指定中断周期为0，看作指定为65536，如果设定值是1000，那么中断产生频率就是1.19318KHz，根据比例可以设定不同的值。
在这里，只需要执行3次OUT指令设定即可完成定时器的设定，如果将中断周期设为11932的话，中断频率即为100HZ，即1s发生100次中断。将11932换算为十六进制0x2e9c来进行设定。a的timer文件与bootpack.c中：
选择模式定义一个init_pit函数：
主函数中加入：
这样设定的话，IRQ0就会在1s内发生100次中断了。
当IRQ0发生时所调用的中断处理程序基本上和键盘中断处理程序一样。a的timer文件与naskfunc文件中：
因为要将中断处理程序注册到IDT中，因此inlt_gdtidt函数也要加上几段程序。
2、内容2：计量时间
要实现计量时间，只需要设置一个计数变量，当定时器发生中断时，计数变量就会以1递增，也就是没过1s，它会自动增加100，因为1s发生了100次中断。主要看b中的time文件：
然后通过屏幕显示出来：
实验结果：
3、内容3：超时功能
之前已经实现了计量时间了，现在可以进一步尝试，让定时器过了一段时间后发出提醒，实现超时功能。
书本上把定时（到一定时间就执行某事的功能）称为超时。
往结构体TIMERCTL中添加timeout，data，fifo记录超时信息。
Timeout：记录距离超时还有多长时间，一旦这个剩余时间达到0，程序就往FIFO缓冲区中发送数据，定时器边通过这样的方法来通知HariMain时间到了。
Data：到达时间后往缓冲区发生的数据
Fifo：缓冲区
在inthandler20函数（中断处理函数）里实现了超时功能，每次发生中断就把timeout减1，减到0时，就想fifo中发送数据。
在settimer函数中，如果设定还没有完全结束，IRQ0的中断就进来的话，会引起混乱，因此先禁止中断，然后完成设定，最后再把中断状态复原。bootpack.c文件中
当定时器、鼠标、键盘没有发生中断时，执行io_sti()，当定时器发生中断时，首先读入数据得到地址，然后执行io_sti()，在屏幕上显示10[sec],然后刷新图层。
实验结果：
4、内容4：使用多个定时器
在超时结束后再设定1000的话，就可以使显示变为10s依次，或是让其一闪一灭的显示，例如设定为0.5s的间隔可以用于文字输入时的光标闪烁。要实现多个这样的超时功能，便需要准备多个能设定超时的定时器。
首先是修改结构体，在e的bootpack.h文件中：
将能够设定的最多的超时定时器的数目设为500，flag则用于记录各个定时器的状态。同时，将其他地方的函数也做一定的修改，主要是bootpack.c文件。
这里讲一下每个函数的作用：
在主函数中写入：
实验结果：
5、内容5：加快中断处理（1）
虽然之前已经可以自由的使用多个定时器了，但是inthandler20还是有一定的问题，中断处理本来应该在很短的时间内完成，但利用inthandler20却花费了很长的时间，这样便会妨碍其他中断处理的执行，使得操作系统反应很迟钝。为什么呢？
因为在每次进行定时器中断处理的时候，都会对所有活动中的定时器进行timerctl.timer[i].timeout—处理。即CPU要完成从内存中读取变量值，减去1，然后又往内存中写入的操作。
要改善这样的状况，有一个比较简单的方法，就是修改变量timer[i].timeout的含义，使得其不再是所剩时间，而是指定时刻。现在的时刻计数到count中，然后将count和timeout进行比较，如果相同或者超过了，就代表定时器超时了，就通过向FIFO缓冲区里传送数据来通知HariMain，这样的话，程序的速度便会有一定的提升。
实际上就是每次count++的时候判断一次，是否有定时器到达时间，如果到达就把数据写入缓冲区，并把定时器变成已配置状态。虽然这里用不到内存操作了，但是每次计时都要判断500次，也花费了很多时间。
同时修改timer_settime函数，该函数中所指定的时间，是从现在开始多少多少秒以后的意思，因此用这个时间加上现在的时刻，便可以计算出中断的预定时刻，程序中对整个时刻进行记录。这样设定之后启动以后经过42949673秒以后count就变成0XFFFFFFFF，不能再大了，达到了能承受的界限。
针对这个问题，作者提供了一种调整时刻的思路，大致意思就是设置一个t0的值，每个时刻都减去这个值，比如说当t0=1000s时，所有时刻减去1000，假设count减少1000后的值是1，表示实际时间为1001，但是显示出来的是1，这样起到一个延长时间的作用。对于这个我并没有写入代码。
6、内容6：加快中断处理（2）
虽然之前已经使得程序的速度有了一定的提升，但是还是有些慢，为什么会这样呢？因为在inthandler20中，每次中断都要都要执行500次if语句进行判断，由于1s中就会发生100次中断，if语句就会1s中执行5万次，十分的浪费时间。
在这里，我们只需要判断下一次时刻有没有到达即可，不需要将500个全部判断完。因此追加一个变量timectl.next，让它记住下一个时刻，到达之后就往后移一个定时器，直到全部定时器完成。f中的bootpack.h文件与timer文件
先对下一个定时器进行判断，如果没到时间（next>count），直接跳出，如果到了时间，就对运行中的定时器进行判断，如果时间到了就把数据存入缓冲区，如果没到时间，把next移向时间最短的那个定时器，找到比当前的next时间小的就替换next。这样便减少了无意义的if语句的执行次数，速度也会快不少。
7、内容7：加快中断处理（3）
之前的优化会导致一个问题，就是到达next时刻和没到next时刻的定时器中断，它们的处理时间差别很大，有一个到达next时刻和没到next时刻的定时器速度不一致问题。因此需要让到达next时刻的定时器中断处理时间再缩短一些。因此便模仿sheet.c中的做法，在stuct TIMERCTL中定义一个变量，其中存放按某种顺序排好的定时器地址。g中的bootpack.h文件
变量using想防御stuct SHTCTL中的top，用于记录现在的定时器中有几个处于活动中。
这里减少了确认flags的判断，直接对using中的定时器进行循环判断是否超时，如果有i超时了，那么using-i，其余的定时器进行移位timerctl.timers[j] = timerctl.timers[i + j];后面的定时器前移i位，如果还有定时器在使用，就把第一个的定时器的值存到next中，这样就不用每次都寻找下一个next时刻。
在settime函数中，需要将timer注册到timers中，首先找到注册的位置，关闭中断，然后将该注册位置后的所有定时器号往后移一位，为该定时器腾出一个位置，然后using++，将该定时器插到空位上。
后一种方法与前一种方法的区别在于，settime的时候对定时器排序，而使用next的方法在中断处理的时候排序，这样对操作系统来说当然是排序好之后再计时速度快一些。
