Курсовая: Работа с дисками

• Поиск

Первые несколько команд имеют одинаковый формат параметров и одинаковые байты

результата.

Приведем байты параметров, которые должны следовать за командами и байты

результата, которые процессор должен считать после выполнения команды.

После выполнения команды центральный процессор должен получить от контроллера

байты результата. Среди них - содержимое внутренних регистров состояния

контроллера ST0, ST1, ST2, ST3. Опишем назначение отдельных бит этих

регистров.

Формат регистра ST0:

Формат регистра ST1:

Формат регистра ST2:

Формат регистра ST3:

Дополнительно перед выполнением операции и после ее завершения надо

проанализировать содержимое описанного выше регистра основного состояния

контроллера RS.

Команда "Определить параметры" задает времена задержки для трех внутренних

таймеров контроллера. Первый байт параметров состоит из двух полей - SRT и

HUT. Поле SRT задает временной интервал между шаговыми импульсами двигателя

перемещения головки. Это поле имеет ширину 4 бита. Поле HUT определяет время

разгрузки головки и тоже имеет ширину 4 бита.

Второй байт параметров состоит из полей HLT и ND. Поле HLT имеет ширину 7 бит

и определяет время загрузки головки. Бит ND предназначен для использования

канала прямого доступа ПДП - если этот бит установлен в 0, то ПДП

используется, иначе обмен данными идет через центральный процессор.

Параметры для команды "Определить параметры" лучше всего взять из таблицы

параметров дискеты, которая заполняется базовой системой ввода/вывода BIOS во

время инициализации системы. Конечно, если вам нужны нестандартные параметры,

вы можете использовать свои, ориентируясь на оригинальные значения из таблицы

параметров дискеты.

Команда "Инициализация" может выполняться одновременно для всех накопителей.

По этой команде головки перемещаются на нулевую дорожку.

Команда "Поиск" используется для установки головки на нужную дорожку. Поиск

может выполняться одновременно для нескольких накопителей.

Команда "Чтение состояния прерывания" может вырабатываться после завершения

других команд для выяснения состояния контроллера после прерывания. Эту

команду удобно использовать после команд "Поиск" или "Инициализация".

После поступления команды "Чтение данных" загружается головка, контроллер

считывает метки адреса идентификатора ID и поля ID. Контроллер

последовательно считывает номера секторов, и как только считанный номер

совпадет с запрошенным, контроллер байт за байтом считывает данные,

расположенные в секторе, и передает их либо центральному процессору, либо

каналу прямого доступа к памяти. При передаче данных контроллер должен

обслуживаться каждые 27 мкс в режиме одинарной плотности и 13 мкс в режиме

двойной плотности, иначе в регистре состояния ST3 устанавливается флаг

переполнения OR.

Если контроллер не может найти нужный сектор, то в регистре ST1

устанавливается флаг отсутствия данных ND. При ошибке чтения данных,

обнаруженной схемами избыточного циклического контроля CRC , устанавливается

флаг ошибки данных DE.

При считывании адресной метки удаленных данных в регистре ST2 и сброшенном в

0 бите SK команды флаг CM устанавливается в 1, читаются все данные из этого

сектора, затем выполнение команды прекращается.

Поле команды MT позволяет задать выполнение многодорожечной операции, при

которой контроллер считывает данные с обеих сторон дискеты. Поле MFM

определяет плотность обрабатываемой информации: значение 0 соответствует

одинарной плотности, 1 - двойной.

Если поле команды N содержит 0, то поле DTL определяет объем передаваемых

данных. Если поле N содержит отличное от нуля значение, поле DTL игнорируется

и должно содержать значение 0FFh.

Выполнение команды "Запись" аналогично. В режиме записи обмен данными

процессора с контроллером должен происходить каждые 31 мкс в режиме одинарной

плотности и каждые 15 мкс в режиме двойной плотности.

По команде "Запись удаленных данных" в начале поля данных записывается

адресная метка удаленных данных вместо обычной адресной метки данных.

По команде "Чтение данных дорожки" считываются все поля данных с каждого

сектора дорожки как непрерывные блоки данных. С помощью этой команды можно

выполнять многодорожечные операции и пропуски.

Команда "Чтение индексных данных" позволяет определить положение головки.

Команда "Форматирование дорожки" форматирует всю дорожку - на нее

записываются интервалы, адресные метки, поля индексных данных и поля данных.

Вам не обязательно располагать секторы в порядке увеличения номеров, так как

при форматировании контроллер запрашивает параметры C, H, R и N.

Группа команд "Сканирование" позволяет сравнивать данные, поступающие от

контроллера и от центрального процессора. Контроллер выполняет побайтное

сравнение и ищет сектор, удовлетворяющий заданному условию. При выполнении

условия сканирования в регистре состояния ST2 устанавливается флаг SH, в

противном случае - флаг SN.

4.3 Использование команд контроллера НГМД.

Выполнив сброс контроллера, вам надо его проинициализировать, указав все

рабочие параметры. Затем можно выдавать контроллеру команды, каждый раз

проверяя регистр основного состояния ST и анализируя байты результата

ST0...ST3. Можно предложить следующую последовательность действий:

• сброс контроллера выдачей в порт 3F2h байта с битом 2,

установленным в 0;

• разрешение работы контроллера выдачей в этот же порт байта с битом

2, установленным в 1;

• выдача контроллеру команды "Инициализация";

• выдача контроллеру команды "Определить параметры";

• включение двигателя и ожидание в течение примерно 0,5 с (время

разгона двигателя);

• установка головки в нужное положение командой "Поиск";

• проверка результатов установки командой "Чтение состояния

прерывания";

• для IBM PC/AT установка нужной скорости передачи данных выдачей в

порт 3F7h байт с соответствующим значением: 0 для дискет с высокой плотностью

записи (HD), 1 для двойной плотности (DD) и 2 для одинарной (SD);

• если установка головок выполнена правильно, можно выдавать команды

чтения или записи данных (перед этим надо правильно запрограммировать

контроллер прямого доступа к памяти, если вы собираетесь использовать режим

ПДП).

4.4 Немного о контроллере прямого доступа к памяти.

Приведем основные сведения, необходимые для того чтобы разобраться в

программе, демонстрирующей использование команд контроллера НГМД.

Контроллер прямого доступа к памяти (ПДП) имеет несколько каналов и для IBM

PC/AT состоит из двух микросхем Intel 8237A (или аналогичных). Контроллер

НГМД использует канал с номером 2.

Перед началом инициализации контроллера ПДП программа должна послать в порты

0Bh и 0Ch код операции, которая будет выполняться - 46h для операции чтения и

4Ah для операции записи.

В процессе инициализации программа должна сообщить контроллеру ПДП адрес

буфера, куда ему следует поместить данные или откуда надо взять данные, и

длину передаваемых данных в байтах.

Адрес необходимо представить в виде номера страницы и смещения. Для

контроллера ПДП компьютера IBM PC/AT используется 8-битовый номер страницы и

16-битовое смещение. Например, для адреса 23456h номер страницы будет равен

2h, а смещение - 3456h.

Для программирования канала 2 контроллера ПДП программа должна сначала

вывести младший байт смещения в порт с адресом 04h, затем вывести в этот же

порт старший байт смещения и, наконец, вывести байт номера страницы в порт с

адресом 81h.

Длина передаваемых данных выводится аналогичным образом в порт с адресом 05h

- сначала младший байт длины, затем старший.

После определения режима работы канала, адреса буфера и длины передаваемых

данных, программа должна разрешить работу контроллера ПДП, выдав в порт с

адресом 0Ch байт 2. Теперь канал прямого доступа готов к работе и будет ждать

данные от контроллера НГМД.

Глава 5. Функции BIOS для работы с дисками.

Наилучший и самый безопасный способ работы с дисками на физическом уровне в

среде MS-DOS - использование функций базовой системы ввода/вывода BIOS. Эти

функции учитывают все особенности аппаратуры и предоставляют достаточно

широкий набор средств доступа к дискам на физическом уровне.

Вся дисковая подсистема обслуживается прерыванием INT 13h . Это прерывание

выполняет множество функций. Для вызова определенной функции программа должна

занести ее код в регистр AH. При этом в другие регистры следует записать

параметры - номер НМД или НГМД, номер цилиндра, головки, адрес таблиц

параметров НМД или НГМД и т. д.

Приведем краткую таблицу функций прерывания INT 13h , после чего займемся

детальным описанием этих функций. В примечании к описанию функций мы будем

указывать типы компьютеров, на которых данная функция работоспособна.

5.1 Сброс дисковой системы.

Эта функция вызывает сброс и рекалибровку дискового контроллера (в ходе этой

процедуры головки устанавливаются на нулевую дорожку). Если в байте адреса

старший бит (бит 7) установлен в 1, выполняется сброс контроллера НМД.

Сброс рекомендуется выполнять после того, как произошла ошибка при выполнении

других операций, таких как чтение или запись. После сброса можно попытаться

повторить операцию.

Адрес устройства, равный 0, соответствует первому НГМД (A:), 1 - второму (B:)

и т. д. Адреса 80h, 81h соответствуют первому и второму НМД, соответственно.

5.2 Определение состояния дисковой системы.

Эта функция может быть использована для анализа результата выполнения

операции и получения кода ошибки. Функция берет передаваемый в регистре AL

код ошибки из области данных BIOS (байт с адресом 0000h:0441h).

Код ошибки может принимать следующие значения:

5.3 Чтение сектора.

Эта функция позволяет прочитать один или несколько секторов диска в буфер,

находящийся в оперативной памяти. Для НМД номер дорожки и номер сектора

задаются следующим образом: биты 5...0 регистра CX задают номер сектора, а

биты 15...6 - номер дорожки. Перед чтением необходимо подготовить таблицу

параметров НГМД или НМД.

5.4 Запись сектора.

Функция записи секторов аналогична предыдущей, за исключением направления

перемещения данных - данные записываются из буфера в один или несколько

секторов диска. Необходимо отметить, что при работе с НГМД не для всякой BIOS

будет выполняться ожидание перед выполнением операции записи, пока двигатель

раскрутится до рабочей скорости. В результате программа может получить

признак ошибки. Прежде чем делать вывод о причинах ошибки, следует сбросить

контроллер НГМД функцией 00H и повторить операцию записи три раза.

5.5 Проверка сектора.

С помощью этой функции программа может убедиться, что указанные секторы

существуют и их можно прочесть. Данные проверяются по методу циклического

избыточного контроля (CRC). Адрес буфера не нужен, так как при проверке

секторов чтение данных в оперативную память не выполняется.

5.6 Форматирование дорожки.

Функция форматирования предназначена для начального формирования структуры

дорожки диска. Эта функция разрушает все данные, записанные на дорожке. С

помощью функции 05h вы можете за один раз отформатировать только одну дорожку

с указанным в регистре CH номером.

Для функции форматирования необходимо задать два параметра, на которых мы

остановимся подробнее - фактор чередования и адрес буфера формата.

Что такое фактор чередования? Этот фактор определяет последовательность

расположения секторов на дорожке. Секторы могут располагаться в порядке своих

номеров, через один, через два и т. д. Способ размещения секторов

определяется значением фактора чередования.

Некоторые программы, предназначенные для подготовки НМД к работе, требуют

указания величины фактора чередования при выполнении низкоуровневого

форматирования.

Для чего может понадобиться несмежное расположение секторов с

последовательными номерами на дорожке диска? При последовательном

расположении секторов может получиться так, что процессор не будет успевать

обрабатывать смежные секторы за один проход дорожки.

Например, программа считывает последовательно второй и третий сектор. В

момент времени, когда второй сектор уже считан, при быстром вращении диска к

моменту начала чтения третьего сектора головки могут оказаться в середине

третьего сектора. В результате диск совершит еще один оборот, прежде чем

головки окажутся в начале третьего сектора. Поэтому если программа

последовательно обращается к смежным секторам, может получиться так, что для

чтения каждого сектора потребуется один оборот. Если же секторы будут

расположены через один или через два, количество оборотов диска, нужных для

обработки последовательности смежных секторов, будет значительно меньше. Для

подбора оптимального фактора чередования при форматировании НМД можно

использовать специальные программы или делать это методом проб и ошибок,

задавая каждый раз новое значение фактора и проверяя быстродействие диска.

Займемся теперь буфером формата. Перед вызовом функции форматирования в

регистры ES:BX следует записать полный адрес буфера формата. Перед

форматированием дискеты этот буфер должен представлять из себя заполненный

массив четырехбайтовых элементов - номер дорожки, головки, сектора и код

размера сектора. Код размера сектора может иметь следующие значения:

Количество элементов в массиве должно быть равно количеству секторов,

создаваемых на дорожке. То есть для каждого сектора буфер формата должен

содержать один четырехбайтовый элемент. Для НМД буфер формата должен

представлять из себя массив размером 512 байт. В начале этого массива для

каждого сектора необходимо подготовить двухбайтовые элементы. Первый байт

содержит признак - хороший это сектор (00) или плохой (80h), второй байт -

номер сектора. Задавая последовательность номеров в буфере формата

соответствующим образом, программа определяет фактор чередования.

5.7 Форматирование дорожки НМД.

Функция форматирования дорожки с кодом 6 предназначена только для НМД. При

необходимости она устанавливает флаг плохого сектора. Буфер формата

подготавливается таким же образом, что и для функции 05h.

5.8 Определение текущих параметров НГМД или НМД.

С помощью этой функции программа может определить тип НГМД или НМД,

количество устройств, подключенных к первому контроллеру НМД и другие

параметры, которые нужны программе для организации доступа к диску на

физическом уровне.

5.9 Инициализация контроллера НМД.

Функцию инициализации контроллера НМД применяют после изменения таблиц

параметров жесткого диска. Функции BIOS "узнают" о внесенных в таблицы

изменениях и инициализируют соответствующим образом контроллер НМД.

5.10 Чтение секторов длинное (НМД).

Функция "Чтение секторов длинное" отличается от обычной функции чтения (с

кодом 02h) тем, что она дополнительно считывает в буфер данных 4 байта кода

коррекции ошибки (ECC).

5.11 Поиск дорожки (НМД).

С помощью функции 0Ch программа может подвести головки к дорожке с заданным

номером. Функции чтения и записи секторов не требуют предварительного поиска

дорожки, они выполняют поиск самостоятельно.

5.12 Альтернативный сброс НМД.

Страницы: 1, 2, 3