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Dispositivi

devices.h u0.2 devices/dev_tty.c u0.2 DEV_CONSOLE u0.4 DEV_CONSOLEn u0.4 dev_dsk.c u0.2 DEV_DSKn u0.4 dev_io() u0.2 dev_io.c u0.2 dev_kmem.c u0.2 DEV_KMEM_FILE u0.4 DEV_KMEM_INODE u0.4 DEV_KMEM_MMP u0.4 DEV_KMEM_PS u0.4 DEV_KMEM_SB u0.4 DEV_MEM u0.4 DEV_NULL u0.4 DEV_PORT u0.4 DEV_TTY u0.4 DEV_ZERO u0.4 os16.h u0.1

La gestione dei dispositivi fisici, da parte di os16, è molto limitata, in quanto ci si avvale prevalentemente delle funzionalità già offerte dal BIOS. In ogni caso, tutte le operazioni di lettura e scrittura di dispositivi, passano attraverso la gestione comune della funzione dev_io().

File «lib/sys/os16.h» e directory «lib/sys/os16/»

Listato u0.12 e altri.

Una parte delle definizioni che riguardano la gestione dei dispositivi, necessaria al kernel, è disponibile anche alle applicazioni attraverso il file lib/sys/os16.h. Al suo interno, tra le altre cose, è definito un insieme di macro-variabili, con prefisso DEV_..., con cui si distinguono i numeri attribuiti ai dispositivi. Per esempio, DEV_DSK_MAJOR corrisponde al numero primario (major) per tutte le unità di memorizzazione, mentre DEV_DSK1 corrisponde al numero primario e secondario (major e minor), in un valore unico, della seconda unità a disco.

File «kernel/devices.h» e «kernel/devices/...»

Listati u0.2 e altri.

Il file kernel/devices.h incorpora il file lib/sys/os16/os16.h, per acquisire le funzionalità legate alla gestione dei dispositivi che sono disponibili anche agli applicativi. Successivamente dichiara la funzione dev_io(), la quale sintetizza tutta la gestione dei dispositivi. Questa funzione utilizza il parametro rw, per specificare l'azione da svolgere (lettura o scrittura). Per questo parametro vanno usate le macro-variabili DEV_READ e DEV_WRITE, così da non dover ricordare quale valore numerico corrisponde alla lettura e quale alla scrittura.

ssize_t dev_io (pid_t pid, dev_t device, int rw, off_t offset,
                void *buffer, size_t size, int *eof);

Sono comunque descritte anche altre funzioni, ma utilizzate esclusivamente da dev_io().

La funzione dev_io() si limita a estrapolare il numero primario dal numero del dispositivo complessivo, quindi lo confronta con i vari tipi gestibili. A seconda del numero primario seleziona una funzione appropriata per la gestione di quel tipo di dispositivo, passando praticamente gli stessi argomenti già ricevuti.

Va osservato il caso particolare dei dispositivi DEV_KMEM_.... In un sistema operativo Unix comune, attraverso ciò che fa capo al file di dispositivo /dev/kmem, si ha la possibilità di accedere all'immagine in memoria del kernel, lasciando a un programma con privilegi adeguati la facoltà di interpretare i simboli che consentono di individuare i dati esistenti. Nel caso di os16, non ci sono simboli nel risultato della compilazione, quindi non è possibile ricostruire la collocazione dei dati. Per questa ragione, le informazioni che devono essere pubblicate, vengono controllate attraverso un dispositivo specifico. Quindi, il dispositivo DEV_KMEM_PS consente di leggere la tabella dei processi, DEV_KMEM_MMAP consente di leggere la mappa della memoria, e così vale anche per altre tabelle.

Per quanto riguarda la gestione dei terminali, attraverso la funzione dev_tty(), quando un processo vuole leggere dal terminale, ma non risulta disponibile un carattere, questo viene messo in pausa, in attesa di un evento legato ai terminali.

os16, non disponendo di un sistema di trattenimento dei dati in memoria (cache), esegue le operazioni di lettura e scrittura dei dispositivi in modo immediato. Per questo motivo, la distinzione tra file di dispositivo a blocchi e a caratteri, rimane puramente estetica, ovvero priva di un'utilità concreta.

Figura u175.1. Interdipendenza tra la funzione dev_io() e le altre. I collegamenti con le funzioni major() e minor() sono omesse.

Figura u175.2. Schema più ampio delle dipendenze che hanno origine dalla funzione dev_io().

Numero primario e numero secondario

I dispositivi, secondo la tradizione dei sistemi Unix, sono rappresentati dal punto di vista logico attraverso un numero intero, senza segno, a 16 bit. Tuttavia, per organizzare questa numerazione in modo ordinato, tale numero viene diviso in due parti: la prima parte, nota come major, ovvero «numero primario», si utilizza per individuare il tipo di dispositivo; la seconda, nota come minor, ovvero «numero secondario», si utilizza per individuare precisamente il dispositivo, nell'ambito del tipo a cui appartiene.

In pratica, il numero complessivo a 16 bit si divide in due, dove gli 8 bit più significativi individuano il numero primario, mentre quelli meno significativi danno il numero secondario. L'esempio seguente si riferisce al dispositivo che genera il valore zero, il quale appartiene al gruppo dei dispositivi relativi alla memoria:

DEV_MEM_MAJOR	01₁₆
DEV_ZERO	0104₁₆

In questo caso, il valore che rappresenta complessivamente il dispositivo è 0104₁₆ (pari a 260₁₀), ma si compone di numero primario 01₁₆ e di numero secondario 04₁₆ (che coincidono nella rappresentazione in base dieci). Per estrarre il numero primario si deve dividere il numero complessivo per 256 (0100₁₆), trattenendo soltanto il risultato intero; per filtrare il numero secondario si può fare la stessa divisione, ma trattenendo soltanto il resto della stessa. Al contrario, per produrre il numero del dispositivo, partendo dai numeri primario e secondario separati, occorre moltiplicare il numero primario per 256, sommando poi il risultato al numero secondario.

Dispositivi previsti

L'astrazione della gestione dei dispositivi, consente di trattare tutti i componenti che hanno a che fare con ingresso e uscita di dati, in modo sostanzialmente omogeneo; tuttavia, le caratteristiche effettive di tali componenti può comportare delle limitazioni o delle peculiarità. Ci sono alcune questioni fondamentali da considerare: un tipo di dispositivo potrebbe consentire l'accesso in un solo verso (lettura o scrittura); l'accesso al dispositivo potrebbe essere ammesso solo in modo sequenziale, rendendo inutile l'indicazione di un indirizzo; la dimensione dell'informazione da trasferire potrebbe assumere un significato differente rispetto a quello comune.

Tabella u175.4. Classificazione dei dispositivi di os16.

Dispositivo	Lettura e scrittura r/w	Accesso diretto o sequenziale	Annotazioni
DEV_MEM	r/w	diretto	Permette l'accesso alla memoria, in modo indiscriminato, perché os16 non offre alcun tipo di protezione al riguardo.
DEV_NULL	r/w	nessuno	Consente la lettura e la scrittura, ma non si legge e non si scrive alcunché.
DEV_PORT	r/w	sequenziale	Consente di leggere e scrivere da o verso una porta di I/O, individuata attraverso l'indirizzo di accesso (l'indirizzo, o meglio lo scostamento, viene trattato come la porta a cui si vuole accedere). Tuttavia, la dimensione dell'informazione da trasferire è valida solo se si tratta di uno o di due byte: per la dimensione di un byte si usano le funzioni `in_8()` e `out_8()`; per due byte si usano le funzioni `in_16()` e `out_16()`. Per dimensioni differenti la lettura o la scrittura non ha effetto.
DEV_ZERO	r	sequenziale	Consente solo la lettura di valori a zero (zero inteso in senso binario).
DEV_TTY	r/w	sequenziale	Rappresenta il terminale virtuale del processo attivo.
DEV_DSK`n`	r/w	diretto	Rappresenta l'unità a dischi `n`. os16 non gestisce le partizioni.
DEV_KMEM_PS	r	diretto	Rappresenta la tabella contenente le informazioni sui processi. L'indirizzo di accesso indica il numero del processo di partenza; la dimensione da leggere dovrebbe essere abbastanza grande da contenere un processo, ma anche richiedendo una dimensione maggiore, se ne legge uno solo.
DEV_KMEM_MMP	r	sequenziale	Rappresenta la mappa della memoria, alla quale si può accedere solo dal suo principio. In pratica, l'indirizzo di accesso viene ignorato, mentre conta solo la quantità di byte richiesta.
DEV_KMEM_SB	r	diretto	Rappresenta la tabella dei super blocchi (per la gestione delle unità di memorizzazione). L'indirizzo di accesso serve a individuare il super blocco; la dimensione richiesta dovrebbe essere abbastanza grande da contenere un super blocco, ma anche richiedendo una dimensione maggiore, se ne legge uno solo.
DEV_KMEM_INODE	r	diretto	Rappresenta la tabella degli inode (per la gestione delle unità di memorizzazione). L'indirizzo di accesso serve a individuare l'inode; la dimensione richiesta dovrebbe essere abbastanza grande da contenere un inode, ma anche richiedendo una dimensione maggiore, se ne legge uno solo.
DEV_KMEM_FILE	r	diretto	Rappresenta la tabella dei file (per la gestione delle unità di memorizzazione). L'indirizzo di accesso serve a individuare il file; la dimensione richiesta dovrebbe essere abbastanza grande da contenere le informazioni di un file, ma anche richiedendo una dimensione maggiore, se ne legge uno solo.
DEV_CONSOLE	r/w	sequenziale	Legge o scrive relativamente alla console attiva la quantità di byte richiesta, ignorando l'indirizzo di accesso.
DEV_CONSOLE`n`	r/w	sequenziale	Legge o scrive relativamente alla console `n` la quantità di byte richiesta, ignorando l'indirizzo di accesso.

«a2» 2013.11.11 --- Copyright © Daniele Giacomini -- appunti2@gmail.com http://informaticalibera.net