hd.c

linux完全注释的源代码。内核版本为0.11的linux kernel。

// sect - 起始扇区； head - 磁头号；
// cyl - 柱面号； cmd - 命令码；
// *intr_addr() - 硬盘中断处理程序中将调用的C 处理函数。
static void hd_out (unsigned int drive, unsigned int nsect, unsigned int sect,
		    unsigned int head, unsigned int cyl, unsigned int cmd,
		    void (*intr_addr) (void))
{
	register int port; //asm ("dx");	// port 变量对应寄存器dx。

	if (drive > 1 || head > 15)	// 如果驱动器号(0,1)>1 或磁头号>15，则程序不支持。
		panic ("Trying to write bad sector");
	if (!controller_ready ())	// 如果等待一段时间后仍未就绪则出错，死机。
		panic ("HD controller not ready");
	do_hd = intr_addr;		// do_hd 函数指针将在硬盘中断程序中被调用。
	outb_p (hd_info[drive].ctl, HD_CMD);	// 向控制寄存器(0x3f6)输出控制字节。
	port = HD_DATA;		// 置dx 为数据寄存器端口(0x1f0)。
	outb_p (hd_info[drive].wpcom >> 2, ++port);	// 参数：写预补偿柱面号(需除4)。
	outb_p (nsect, ++port);	// 参数：读/写扇区总数。
	outb_p (sect, ++port);	// 参数：起始扇区。
	outb_p (cyl, ++port);		// 参数：柱面号低8 位。
	outb_p (cyl >> 8, ++port);	// 参数：柱面号高8 位。
	outb_p (0xA0 | (drive << 4) | head, ++port);	// 参数：驱动器号+磁头号。
	outb (cmd, ++port);		// 命令：硬盘控制命令。
}

//// 等待硬盘就绪。也即循环等待主状态控制器忙标志位复位。若仅有就绪或寻道结束标志
// 置位，则成功，返回0。若经过一段时间仍为忙，则返回1。
static int drive_busy (void)
{
	unsigned int i;

	for (i = 0; i < 10000; i++)	// 循环等待就绪标志位置位。
		if (READY_STAT == (inb_p (HD_STATUS) & (BUSY_STAT | READY_STAT)))
			break;
	i = inb (HD_STATUS);	// 再取主控制器状态字节。
	i &= BUSY_STAT | READY_STAT | SEEK_STAT;	// 检测忙位、就绪位和寻道结束位。
	if (i == READY_STAT | SEEK_STAT)	// 若仅有就绪或寻道结束标志，则返回0。
		return (0);
	printk ("HD controller times out\n\r");	// 否则等待超时，显示信息。并返回1。
	return (1);
}

//// 诊断复位（重新校正）硬盘控制器。
static void reset_controller (void)
{
	int i;

	outb (4, HD_CMD);		// 向控制寄存器端口发送控制字节(4-复位)。
	for (i = 0; i < 100; i++)
		nop ();			// 等待一段时间（循环空操作）。
	outb (hd_info[0].ctl & 0x0f, HD_CMD);	// 再发送正常的控制字节(不禁止重试、重读)。
	if (drive_busy ())		// 若等待硬盘就绪超时，则显示出错信息。
		printk ("HD-controller still busy\n\r");
	if ((i = inb (HD_ERROR)) != 1)	// 取错误寄存器，若不等于1（无错误）则出错。
		printk ("HD-controller reset failed: %02x\n\r", i);
}

//// 复位硬盘nr。首先复位（重新校正）硬盘控制器。然后发送硬盘控制器命令“建立驱动器参数”，
// 其中recal_intr()是在硬盘中断处理程序中调用的重新校正处理函数。
static void reset_hd (int nr)
{
	reset_controller ();
	hd_out (nr, hd_info[nr].sect, hd_info[nr].sect, hd_info[nr].head - 1,
			hd_info[nr].cyl, WIN_SPECIFY, &recal_intr);
}

//// 意外硬盘中断调用函数。
// 发生意外硬盘中断时，硬盘中断处理程序中调用的默认C 处理函数。在被调用函数指针为空时
// 调用该函数。参见(kernel/system_call.s,241 行)。
void unexpected_hd_interrupt (void)
{
	printk ("Unexpected HD interrupt\n\r");
}

//// 读写硬盘失败处理调用函数。
static void bad_rw_intr (void)
{
	if (++CURRENT->errors >= MAX_ERRORS)	// 如果读扇区时的出错次数大于或等于7 次时，
		end_request (0);		// 则结束请求并唤醒等待该请求的进程，而且
// 对应缓冲区更新标志复位（没有更新）。
	if (CURRENT->errors > MAX_ERRORS / 2)	// 如果读一扇区时的出错次数已经大于3 次，
		reset = 1;			// 则要求执行复位硬盘控制器操作。
}

//// 读操作中断调用函数。将在执行硬盘中断处理程序中被调用。
static void read_intr (void)
{
	if (win_result ())
	{				// 若控制器忙、读写错或命令执行错，
		bad_rw_intr ();		// 则进行读写硬盘失败处理
		do_hd_request ();		// 然后再次请求硬盘作相应(复位)处理。
		return;
	}
	port_read (HD_DATA, CURRENT->buffer, 256);	// 将数据从数据寄存器口读到请求结构缓冲区。
	CURRENT->errors = 0;		// 清出错次数。
	CURRENT->buffer += 512;	// 调整缓冲区指针，指向新的空区。
	CURRENT->sector++;		// 起始扇区号加1，
	if (--CURRENT->nr_sectors)
	{				// 如果所需读出的扇区数还没有读完，则
		do_hd = &read_intr;	// 再次置硬盘调用C 函数指针为read_intr()
		return;			// 因为硬盘中断处理程序每次调用do_hd 时
	}				// 都会将该函数指针置空。参见system_call.s
	end_request (1);		// 若全部扇区数据已经读完，则处理请求结束事宜，
	do_hd_request ();		// 执行其它硬盘请求操作。
}

//// 写扇区中断调用函数。在硬盘中断处理程序中被调用。
// 在写命令执行后，会产生硬盘中断信号，执行硬盘中断处理程序，此时在硬盘中断处理程序中调用的
// C 函数指针do_hd()已经指向write_intr()，因此会在写操作完成（或出错）后，执行该函数。
static void write_intr (void)
{
	if (win_result ())
	{				// 如果硬盘控制器返回错误信息，
		bad_rw_intr ();		// 则首先进行硬盘读写失败处理，
		do_hd_request ();		// 然后再次请求硬盘作相应(复位)处理，
		return;			// 然后返回（也退出了此次硬盘中断）。
	}
	if (--CURRENT->nr_sectors)
	{				// 否则将欲写扇区数减1，若还有扇区要写，则
		CURRENT->sector++;	// 当前请求起始扇区号+1，
		CURRENT->buffer += 512;	// 调整请求缓冲区指针，
		do_hd = &write_intr;	// 置硬盘中断程序调用函数指针为write_intr()，
		port_write (HD_DATA, CURRENT->buffer, 256);	// 再向数据寄存器端口写256 字节。
		return;			// 返回等待硬盘再次完成写操作后的中断处理。
	}
	end_request (1);		// 若全部扇区数据已经写完，则处理请求结束事宜，
	do_hd_request ();		// 执行其它硬盘请求操作。
}

//// 硬盘重新校正（复位）中断调用函数。在硬盘中断处理程序中被调用。
// 如果硬盘控制器返回错误信息，则首先进行硬盘读写失败处理，然后请求硬盘作相应(复位)处理。
static void recal_intr (void)
{
	if (win_result ())
		bad_rw_intr ();
	do_hd_request ();
}

// 执行硬盘读写请求操作。
void do_hd_request (void)
{
	int i, r;
	unsigned int block, dev;
	unsigned int sec, head, cyl;
	unsigned int nsect;

	INIT_REQUEST;		// 检测请求项的合法性(参见kernel/blk_drv/blk.h,127)。
// 取设备号中的子设备号(见列表后对硬盘设备号的说明)。子设备号即是硬盘上的分区号。
	dev = MINOR (CURRENT->dev);	// CURRENT 定义为(blk_dev[MAJOR_NR].current_request)。
	block = CURRENT->sector;	// 请求的起始扇区。
// 如果子设备号不存在或者起始扇区大于该分区扇区数-2，则结束该请求，并跳转到标号repeat 处
// （定义在INIT_REQUEST 开始处）。因为一次要求读写2 个扇区（512*2 字节），所以请求的扇区号
// 不能大于分区中最后倒数第二个扇区号。
	if (dev >= 5 * NR_HD || block + 2 > hd[dev].nr_sects)
	{
		end_request (0);
		goto repeat;		// 该标号在blk.h 最后面。
	}
	block += hd[dev].start_sect;	// 将所需读的块对应到整个硬盘上的绝对扇区号。
	dev /= 5;			// 此时dev 代表硬盘号（0 或1）。
// 下面嵌入汇编代码用来从硬盘信息结构中根据起始扇区号和每磁道扇区数计算在磁道中的
// 扇区号(sec)、所在柱面号(cyl)和磁头号(head)。
	sec = hd_info[dev].sect;
	_asm {
		mov eax,block
		xor edx,edx
		mov ebx,sec
		div ebx
		mov block,eax
		mov sec,edx
	}
//__asm__ ("divl %4": "=a" (block), "=d" (sec):"" (block), "1" (0),
//	   "r" (hd_info[dev].
//		sect));
	head = hd_info[dev].head;
	_asm {
		mov eax,block
		xor edx,edx
		mov ebx,head
		div ebx
		mov cyl,eax
		mov head,edx
	}
//__asm__ ("divl %4": "=a" (cyl), "=d" (head):"" (block), "1" (0),
//	   "r" (hd_info[dev].
//		head));
	sec++;
	nsect = CURRENT->nr_sectors;	// 欲读/写的扇区数。
// 如果reset 置1，则执行复位操作。复位硬盘和控制器，并置需要重新校正标志，返回。
	if (reset)
	{
		reset = 0;
		recalibrate = 1;
		reset_hd (CURRENT_DEV);
		return;
	}
// 如果重新校正标志(recalibrate)置位，则首先复位该标志，然后向硬盘控制器发送重新校正命令。
	if (recalibrate)
	{
		recalibrate = 0;
		hd_out (dev, hd_info[CURRENT_DEV].sect, 0, 0, 0,
		  WIN_RESTORE, &recal_intr);
		return;
	}
// 如果当前请求是写扇区操作，则发送写命令，循环读取状态寄存器信息并判断请求服务标志
// DRQ_STAT 是否置位。DRQ_STAT 是硬盘状态寄存器的请求服务位（include/linux/hdreg.h，27）。
	if (CURRENT->cmd == WRITE)
	{
		hd_out (dev, nsect, sec, head, cyl, WIN_WRITE, &write_intr);
		for (i = 0; i < 3000 && !(r = inb_p (HD_STATUS) & DRQ_STAT); i++)
// 如果请求服务位置位则退出循环。若等到循环结束也没有置位，则此次写硬盘操作失败，去处理
// 下一个硬盘请求。否则向硬盘控制器数据寄存器端口HD_DATA 写入1 个扇区的数据。
		if (!r)
		{
			bad_rw_intr ();
			goto repeat;		// 该标号在blk.h 最后面，也即跳到301 行。
		}
		port_write (HD_DATA, CURRENT->buffer, 256);
// 如果当前请求是读硬盘扇区，则向硬盘控制器发送读扇区命令。
	}
	else if (CURRENT->cmd == READ)
	{
		hd_out (dev, nsect, sec, head, cyl, WIN_READ, &read_intr);
	}
	else
		panic ("unknown hd-command");
}

// 硬盘系统初始化。
void hd_init (void)
{
	blk_dev[MAJOR_NR].request_fn = DEVICE_REQUEST;	// do_hd_request()。
	set_intr_gate (0x2E, &hd_interrupt);	// 设置硬盘中断门向量 int 0x2E(46)。
// hd_interrupt 在(kernel/system_call.s,221)。
	outb_p (inb_p (0x21) & 0xfb, 0x21);	// 复位接联的主8259A int2 的屏蔽位，允许从片
// 发出中断请求信号。
	outb (inb_p (0xA1) & 0xbf, 0xA1);	// 复位硬盘的中断请求屏蔽位（在从片上），允许
// 硬盘控制器发送中断请求信号。
}