L26 I/O与显示

I/O读写整体三步原理

1. cpu取址执行通过out指令向外设发送命令
2. 将命令通过文件形成统一文件视图进行解释
3. 外设执行完命令后返回给cpu进行中断处理（显示器：显示图像；键盘：读数据到内存）

I/O读写整体框架

让外设工作起来，cpu发出指令给显卡中的一个寄存器（显存），显示器根据显卡中的信息来让显示器工作。所以让外设工作，只需要向对应的寄存器中发送指令，完成操作。外设去做对应的工作，外设服务程序执行结束后向cpu发送一个中断，cpu进行中断处理。

类似于out xxx, al这样的指令让外设工作，然后等外设完事后写中断处理程序。

向设备控制器等寄存器写的过程比较麻烦，为了让out做的统一，让用户使用起来方便，内部隐藏很多细节，形成统一的文件接口：文件视图。

总结：三件事，形成文件视图、发出out指令、形成中断处理

操作外设的程序：

打开外设文件（open），不论什么设备都是open、read、write、close。区别在文件名，不同的文件名对应不同的设备。根据设备文件找到控制器地址、内容格式等等。

printf内存写到显示器，fprintf内存写到磁盘

从write开始分支，1是显示器，

写设备驱动：写出核心out指令，将相应的函数注册在这些表上，创建dev什么文件和注册表对上，就行了。

编写文件驱动，是一个很重要的技能
 

操作系统整体框图

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让外设工作起来，就是向外设寄存器写命令

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一段操作外设的程序

操作系统要给用户提供一个简单视图--文件视图。用户调用这里面的open read write close等来进行操作。

文件视图

 

写（显示器）

printf实际就是向设备write，写之前要打开设备文件

• open系统调用
• open的时候，找到inode文件信息，放在PCB中，然后write的时候利用这些信息写文件
  
• 向屏幕写内容
• crw_table函数指针
  

• sleep_if_full()缓冲区队列，之前再内存中执行很快，屏幕显示慢些，所以先放在缓冲区中，形成一个生产者和消费者模型，进行同步
  

• 文件接口write,里面调用open文件描述符,对应设备文件的信息inode,一点一点选择对应什么设备，最后到真真的设备

• 做设备驱动就是写好核心函数，注册到相应的表中

• printf的整个过程
  

• 写流程：cpu通过out指令发布命令→文件系统→write_q队列→显示器显示

读（键盘）

L27 键盘

• 操作系统将外部设备都当做文件，通过文件描述符确定向哪种外设发指令
• outb输出，inb输入，这里和寄存器交互
• 键盘的故事，键盘中断
• 根据不同的扫描码，执行不同的key_table函数
  
  
• 输入也要放入缓冲队列中read_q,上层再从缓冲队列中读数据
  

 

 

• IO读写整体框架
  
• 读流程：键盘→中断处理→in→通过扫描码得到ASCII码放入read_q缓冲区→文件系统→cpu多进程图像→拿数据