UNIX 6th code reading - RKディスクドライバ - やる気のないブログ(A boring diary)

今回は16章を見ていきます。

PDP11で採用しているRKディスクのドライバを追います。

なんとこのデバイスドライバは150行くらいで書かれています。

RKをコントロールするためのレジスタがあります。これらのレジスタに適切な値をセットすることでディスクシステムを操作します。

この章を読むのに必要なレジスタの必要なビット情報だけ記しておきます。RKのhandbookにはindicator(たぶん状態を示すライト)の説明なんかもありますので興味のある方はそちらを見てみてください。

Control Status Register. RKをコントロールするためのレジスタ。

bit	description
15	RKER(エラーレジスタ)のいずれかがされたらこのbitがセットされる
7	コマンドを受け付ける準備ができていたらセットされる
6	セットされているとRK動作終了時vector 220で割り込みをかける
5-4	メモリ拡張。物理アドレスの上位2bitが格納される
3-1	RK実行の種類。000ならリセット。010なら読み込み。001なら書き込み。その他色々
0	セットされるとRKの動作が開始される

Word Count Register. 転送を行うワード数の2の補数が格納されます。

Disk Address Register. 読み書きを行うディスクのアドレスを格納する。

Lions本では15章で扱っているdevtabですが、前回のエントリでは触れなかったのでここで触れておきます。

devtabは4551行から宣言されている構造体で、各デバイスの状態フラグやキュー、バッファを管理しています。

ディスクの読み書きを行う関数です。カーネルはこの関数を実行して読み書きを行うようです。

5397 - 5398 : PDP11/40ではno operationらしい
5399 - 5406 : バッファのb_blknoが大きすぎた場合エラー。dはRKのブロックサイズを示す？ここではdevice minor numberはサブデバイスを示している？
- The Unix I/O Systemより引用 Typically the minor number selects a subdevice attached to a given controller, or one of several similar hardware interfaces.
5407 : バッファのavリストの後段に0をセット(後段はないの意)
5408 : プロセッサ優先度を5に上げる。RKの割り込み優先度は5。つまり、RKによる割り込みを防ぐためにプロセッサ優先度を上げていると思われる
5409-5412 : rktabはRK用のdevtab構造体。5386行目で宣言されている。RKのキューが空だったらキューの先頭にバッファを追加。空でなければ最後尾につける。
5413 : rktabの最後尾にbpを設定
5414 - 5415 : rktabl.d_activeが0ならば(RKが動作中でなければ)rkstart( )を呼び出してRKディスクの読み書きを開始
5416 : プロセッサ優先度を0に戻す

ここでのqueueの処理を絵で書いてみました。FIFOで最初に入ったd_actf(action first?)から順に処理されていきます。次章でav-listについての説明がありますが、どうやらRK queueの中では本来の目的と違う使い方をされているようです。

5444 - 5445 : 実行すべきバッファがなければreturnする
5446 : rktab.d_activeをインクリメント。ディスクが稼動中であることを示す
5447 : devstart( )を読んでディスクの動作を開始する
- 第一引数 : キューの先頭のバッファのポインタ
- 第二引数 : RKDAのアドレス。RKADDRは0177400なので(5363行参照)RKDAのアドレスは0177412(5382行参照)
- 第三引数 : rkaddr(bp)で計算されるディスクのアドレス

引数で渡されたバッファポインタのb_blkno, b_devからディスク中の対象アドレスを計算します。RKDAに直接渡せるのフォーマットでreturnします。

b_dev.minorの扱いがよくわからないので詳細は省略します。後でRKのhandbookとにらめっこしてみようと思います。

デバイスの動作を開始します。RKDA, RKBA, RKWC, RKCSレジスタをセットします。

RKDA, RKBA, RKWC, RKCSに値をセットする。RKBA, RKWC, RKCSにはRKDAのアドレスからシフトしてアクセスする。これらのレジスタのアドレスの関係は5376-5383を参考
- 5106 : devblkはRKDAのアドレス
- 5107 : RKDAのアドレスをデクリメントしてRKBAにアクセス。バッファのアドレスを格納する
- 5108 : さらにデクリメントしてRKWCにアクセス。ワードカウントをセットする
- 5109 - 5115 : RKCSに値をセットする。RKCSの0bit目に1がセットされるとRKディスクが動き出す

RKCSにセットする値を以下に記してみました。

まずは5109-5110行目。IENABLEはRKディスク動作終了時に220で割り込みをかけることを示します。GOはRKディスク起動を示します。b_xmemは物理アドレスの上位2bitを表します。

000000000|hbcom(0) << 8
001000000|IENABLE
000000001|GO
000xx0000|(rbp->b_xmem & 03) << 4
----------
001xx0001

この値に、読み出し(RCOM)、書き込み(WCOM)でそれぞれ適切な値を計算します。

まずは読み込みの場合。

001xx0001
000000100|RCOM
---------
001xx0101

書き込みの場合。

001xx0001
000000010|WCOM
---------
001xx0011

これがRKCSにセットされます。上で書いたRKCSの説明と見比べてみると理解が深まると思います。

RKディスクの動作が終了するvector 220で割り込みがかかります。rkintr( )実行までの流れを簡単に書きます。割り込みの章を思い出すと理解が深まると思います。

rkintr( )の中を見ていきます。

5455 - 5456 : RKが動いていなかったらreturnする。どういうときにこういうケースがあり得る？やろうと思えばどの周辺デバイスでもvector 220で割り込むことは可能だから、不正な割り込みを弾くため？
5457 : rktabのqueueからfirstのバッファを取得
5458 : rktab.d_activeを0に戻す。RKが動作していないことを示す？
5459 : rkcsが負ならば。RKCSの先頭bit(15bit)はerrorを示す。これが1になっていたらという意味
- 5460 : deverror( )を呼び出しエラーメッセージを出力
- 5461 : RKCSに01をセット
- 5462 : 5461のRK動作が終了するまでbusy waiting
- 5463 - 5467 : エラーカウント(リトライカウント)をインクリメント。このカウンタが10以下ならリトライ。10以上ならb_flagsにエラーフラグを立てる。10という数字にはどういう意味がある？10という数字を見ると、ディスクのアクセスに失敗するケースが結構ありそうな気がするが(タイムアウトとか？)
5469 : エラーカウントを0に戻す
5470 : rktabのqueueからfirstのバッファを取り除く
5471 : iodone( )を呼び出してバッファの完了フラグを立てる
5472 : rkstart( )を呼び出して、queueの次のバッファの動作を開始する。もしqueueが空なら5444-5445行目returnする