hd.c

linux 0.11 内核源码。kernel-011-src.tar

/*
* linux/kernel/hd.c
*
* (C) 1991 Linus Torvalds
*/

/*
* This is the low-level hd interrupt support. It traverses the
* request-list, using interrupts to jump between functions. As
* all the functions are called within interrupts, we may not
* sleep. Special care is recommended.
*
* modified by Drew Eckhardt to check nr of hd's from the CMOS.
*/
/*
* 本程序是底层硬盘中断辅助程序。主要用于扫描请求列表，使用中断在函数之间跳转。
* 由于所有的函数都是在中断里调用的，所以这些函数不可以睡眠。请特别注意。
* 由Drew Eckhardt 修改，利用CMOS 信息检测硬盘数。
*/

#include <linux/config.h> // 内核配置头文件。定义键盘语言和硬盘类型（HD_TYPE）可选项。
#include <linux/sched.h> // 调度程序头文件，定义了任务结构task_struct、初始任务0 的数据，
// 还有一些有关描述符参数设置和获取的嵌入式汇编函数宏语句。
#include <linux/fs.h> // 文件系统头文件。定义文件表结构（file,buffer_head,m_inode 等）。
#include <linux/kernel.h> // 内核头文件。含有一些内核常用函数的原形定义。
#include <linux/hdreg.h> // 硬盘参数头文件。定义访问硬盘寄存器端口，状态码，分区表等信息。
#include <asm/system.h> // 系统头文件。定义了设置或修改描述符/中断门等的嵌入式汇编宏。
#include <asm/io.h> // io 头文件。定义硬件端口输入/输出宏汇编语句。
#include <asm/segment.h> // 段操作头文件。定义了有关段寄存器操作的嵌入式汇编函数。

#define MAJOR_NR 3 // 硬盘主设备号是3。
#include "blk.h" // 块设备头文件。定义请求数据结构、块设备数据结构和宏函数等信息。

#define CMOS_READ(addr) ({ \ // 读CMOS 参数宏函数。
outb_p(0x80|addr,0x70); \
inb_p(0x71); \
})

/* Max read/write errors/sector */
#define MAX_ERRORS 7 // 读/写一个扇区时允许的最多出错次数。
#define MAX_HD 2 // 系统支持的最多硬盘数。

static void recal_intr(void); // 硬盘中断程序在复位操作时会调用的重新校正函数(287 行)。

static int recalibrate = 1; // 重新校正标志。
static int reset = 1; // 复位标志。

/*
* This struct defines the HD's and their types.
*/
/* 下面结构定义了硬盘参数及类型 */
// 各字段分别是磁头数、每磁道扇区数、柱面数、写前预补偿柱面号、磁头着陆区柱面号、控制字节。
struct hd_i_struct {
int head,sect,cyl,wpcom,lzone,ctl;
};
#ifdef HD_TYPE // 如果已经在include/linux/config.h 中定义了HD_TYPE…
struct hd_i_struct hd_info[] = { HD_TYPE }; // 取定义好的参数作为hd_info[]的数据。
#define NR_HD ((sizeof (hd_info))/(sizeof (struct hd_i_struct))) // 计算硬盘数。
#else // 否则，都设为0 值。
struct hd_i_struct hd_info[] = { {0,0,0,0,0,0},{0,0,0,0,0,0} };
static int NR_HD = 0;
#endif

// 定义硬盘分区结构。给出每个分区的物理起始扇区号、分区扇区总数。
// 其中5 的倍数处的项（例如hd[0]和hd[5]等）代表整个硬盘中的参数。
static struct hd_struct {
long start_sect;
long nr_sects;
} hd[5*MAX_HD]={{0,0},};

// 读端口port，共读nr 字，保存在buf 中。
#define port_read(port,buf,nr) \
__asm__( "cld;rep;insw":: "d" (port), "D" (buf), "c" (nr): "cx", "di")

// 写端口port，共写nr 字，从buf 中取数据。
#define port_write(port,buf,nr) \
__asm__( "cld;rep;outsw":: "d" (port), "S" (buf), "c" (nr): "cx", "si")

extern void hd_interrupt(void);
extern void rd_load(void);

/* This may be used only once, enforced by 'static int callable' */
/* 下面该函数只在初始化时被调用一次。用静态变量callable 作为可调用标志。*/
// 该函数的参数由初始化程序init/main.c 的init 子程序设置为指向0x90080 处，此处存放着setup.s
// 程序从BIOS 取得的2 个硬盘的基本参数表(32 字节)。硬盘参数表信息参见下面列表后的说明。
// 本函数主要功能是读取CMOS 和硬盘参数表信息，用于设置硬盘分区结构hd，并加载RAM 虚拟盘和
// 根文件系统。
int sys_setup(void * BIOS)
{
static int callable = 1;
int i,drive;
unsigned char cmos_disks;
struct partition *p;
struct buffer_head * bh;

// 初始化时callable=1，当运行该函数时将其设置为0，使本函数只能执行一次。
if (!callable)
return -1;
callable = 0;
// 如果没有在config.h 中定义硬盘参数，就从0x90080 处读入。
#ifndef HD_TYPE
for (drive=0 ; drive<2 ; drive++) {
hd_info[drive].cyl = *(unsigned short *) BIOS; // 柱面数。
hd_info[drive].head = *(unsigned char *) (2+BIOS); // 磁头数。
hd_info[drive].wpcom = *(unsigned short *) (5+BIOS); // 写前预补偿柱面号。
hd_info[drive].ctl = *(unsigned char *) (8+BIOS); // 控制字节。
hd_info[drive].lzone = *(unsigned short *) (12+BIOS); // 磁头着陆区柱面号。
hd_info[drive].sect = *(unsigned char *) (14+BIOS); // 每磁道扇区数。
BIOS += 16; // 每个硬盘的参数表长16 字节，这里BIOS 指向下一个表。
}
// setup.s 程序在取BIOS 中的硬盘参数表信息时，如果只有1 个硬盘，就会将对应第2 个硬盘的
// 16 字节全部清零。因此这里只要判断第2 个硬盘柱面数是否为0 就可以知道有没有第2 个硬盘了。
if (hd_info[1].cyl)
NR_HD=2; // 硬盘数置为2。
else
NR_HD=1;
#endif
// 设置每个硬盘的起始扇区号和扇区总数。其中编号i*5 含义参见本程序后的有关说明。
for (i=0 ; i<NR_HD ; i++) {
hd[i*5].start_sect = 0; // 硬盘起始扇区号。
hd[i*5].nr_sects = hd_info[i].head*
hd_info[i].sect*hd_info[i].cyl; // 硬盘总扇区数。
}

/*
We querry CMOS about hard disks : it could be that
we have a SCSI/ESDI/etc controller that is BIOS
compatable with ST-506, and thus showing up in our
BIOS table, but not register compatable, and therefore
not present in CMOS.

Furthurmore, we will assume that our ST-506 drives
<if any> are the primary drives in the system, and
the ones reflected as drive 1 or 2.

The first drive is stored in the high nibble of CMOS
byte 0x12, the second in the low nibble. This will be
either a 4 bit drive type or 0xf indicating use byte 0x19
for an 8 bit type, drive 1, 0x1a for drive 2 in CMOS.

Needless to say, a non-zero value means we have
an AT controller hard disk for that drive.


*/
/*
* 我们对CMOS 有关硬盘的信息有些怀疑：可能会出现这样的情况，我们有一块SCSI/ESDI/等的
* 控制器，它是以ST-506 方式与BIOS 兼容的，因而会出现在我们的BIOS 参数表中，但却又不
* 是寄存器兼容的，因此这些参数在CMOS 中又不存在。
* 另外，我们假设ST-506 驱动器（如果有的话）是系统中的基本驱动器，也即以驱动器1 或2
* 出现的驱动器。
* 第1 个驱动器参数存放在CMOS 字节0x12 的高半字节中，第2 个存放在低半字节中。该4 位字节
* 信息可以是驱动器类型，也可能仅是0xf。0xf 表示使用CMOS 中0x19 字节作为驱动器1 的8 位
* 类型字节，使用CMOS 中0x1A 字节作为驱动器2 的类型字节。
* 总之，一个非零值意味着我们有一个AT 控制器硬盘兼容的驱动器。
*/

// 这里根据上述原理来检测硬盘到底是否是AT 控制器兼容的。有关CMOS 信息请参见4.2.3.1 节。
if ((cmos_disks = CMOS_READ(0x12)) & 0xf0)
if (cmos_disks & 0x0f)
NR_HD = 2;
else
NR_HD = 1;
else
NR_HD = 0;
// 若NR_HD=0，则两个硬盘都不是AT 控制器兼容的，硬盘数据结构清零。
// 若NR_HD=1，则将第2 个硬盘的参数清零。
for (i = NR_HD ; i < 2 ; i++) {
hd[i*5].start_sect = 0;
hd[i*5].nr_sects = 0;
}
// 读取每一个硬盘上第1 块数据（第1 个扇区有用），获取其中的分区表信息。
// 首先利用函数bread()读硬盘第1 块数据(fs/buffer.c,267)，参数中的0x300 是硬盘的主设备号
// (参见列表后的说明)。然后根据硬盘头1 个扇区位置0x1fe 处的两个字节是否为'55AA'来判断
// 该扇区中位于0x1BE 开始的分区表是否有效。最后将分区表信息放入硬盘分区数据结构hd 中。
for (drive=0 ; drive<NR_HD ; drive++) {
if (!(bh = bread(0x300 + drive*5,0))) { // 0x300, 0x305 逻辑设备号。
printk( "Unable to read partition table of drive %d\n\r",
drive);
panic( "");
}
if (bh->b_data[510] != 0x55 || (unsigned char)
bh->b_data[511] != 0xAA) { // 判断硬盘信息有效标志'55AA'。
printk( "Bad partition table on drive %d\n\r",drive);
panic( "");
}
p = 0x1BE + (void *)bh->b_data; // 分区表位于硬盘第1 扇区的0x1BE 处。
for (i=1;i<5;i++,p++) {
hd[i+5*drive].start_sect = p->start_sect;
hd[i+5*drive].nr_sects = p->nr_sects;
}
brelse(bh); // 释放为存放硬盘块而申请的内存缓冲区页。
}
if (NR_HD) // 如果有硬盘存在并且已读入分区表，则打印分区表正常信息。
printk( "Partition table%s ok.\n\r",(NR_HD>1)? "s": "");
rd_load(); // 加载（创建）RAMDISK(kernel/blk_drv/ramdisk.c,71)。
mount_root(); // 安装根文件系统(fs/super.c,242)。
return (0);
}

//// 判断并循环等待驱动器就绪。
// 读硬盘控制器状态寄存器端口HD_STATUS(0x1f7)，并循环检测驱动器就绪比特位和控制器忙位。
static int controller_ready(void)
{
int retries=10000;

while (--retries && (inb_p(HD_STATUS)&0xc0)!=0x40);
return (retries); // 返回等待循环的次数。
}

//// 检测硬盘执行命令后的状态。(win_表示温切斯特硬盘的缩写)
// 读取状态寄存器中的命令执行结果状态。返回0 表示正常，1 出错。如果执行命令错，
// 则再读错误寄存器HD_ERROR(0x1f1)。
static int win_result(void)
{
int i=inb_p(HD_STATUS); // 取状态信息。

if ((i & (BUSY_STAT | READY_STAT | WRERR_STAT | SEEK_STAT | ERR_STAT))