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《30天自制操作系统》13_day_学习笔记
harib10a:
简化字符串的显示：我们发现字符串显示三条语句总是重复出现，并且总是一起出现的。接下来我们把它归纳到一个函数中，这样便于使用。
- x,y--位置的坐标
- c--字符颜色 （color）
- b--背景颜色 （back color）
- s--字符串 （string）
- l--字符串长度（length）
void putfonts8_asc_sht(struct SHEET *sht, int x, int y, int c, int b, char *s, int l){ boxfill8(sht->buf, sht->bxsize, b, x, y, x + l * 8 - 1, y + 15);//涂背景颜色 putfonts8_asc(sht->buf, sht->bxsize, x, y, c, s); //在背景上写字符串 sheet_refresh(sht, x, y, x + l * 8, y + 16); //完成刷新 return;}
harib10b：
重新调整FIFO缓冲区（01）：前面我们设置了3个定时器，就需要3个FIFO缓冲区；如果我们需要100个定时器，难道需要malloc（）100个缓冲区吗？下面我们通过把定时器用的多个FIFO缓冲区集中在1个上面来对此进行优化，我们通过往FIFO中写入不同的数据来分辨出是哪个定时器超时了。
//HariMain节选 fifo8_init(&timerfifo, 8, timerbuf);//只初始化一个FIFO缓冲区 timer = timer_alloc(); //第一个定时器，向缓冲区中写入数据10 timer_init(timer, &timerfifo, 10); timer_settime(timer, 1000); timer2 = timer_alloc(); //第二个定时器，向缓冲区中写入数据3 timer_init(timer2, &timerfifo, 3); timer_settime(timer2, 300); timer3 = timer_alloc(); //第三个定时器，向缓冲区中写入数据1 timer_init(timer3, &timerfifo, 1); timer_settime(timer3, 50); //接下来：................... //1、判断fifo8_status(&timerfifo)！=0；定时器缓冲区开辟成功 //2、判断i = fifo8_get(&timeerfifo)；根据i的值判断是哪个定时器超时
harib10c--harib10f:
前面我们在对定时器不断进行改进，下面来看看改进的效果，测试一下性能。
测试方法：先修改HariMain恢复变量count，然后完全不现实计数，执行count++；在启动3秒后，把count复位为0一次。当到了10s后超时的时候，再显示这个count的值。（为什么要在系统启动3s后，把count复位为0。因为系统在刚启动进行初始化时，所花费的时间会因为某些条件发生很大的变化，3s后复位可以消除因为系统启动的不确定性给测试带来的影响。）
结果说明：下面的结果可以看出，每改良一次速度就会提高；这些测试数据都是笔者在真机上运行的结果。在模拟器上，会受到Windows的影响，导致结果的波动性较大；
- harib10d: 0074619985（利用harib09d时的timer.c和bootpack.c；最初的定时器）
- harib10e: 0074629087（利用harib09e时的timer.c和bootpack.c；timeout改进为记忆超时时刻）
- harib10f: 0074633350（利用harib09f时的timer.c和bootpack.c；导入了next表示下一个定时器时刻）
- harib10c: 0074643595（导入timers [ ] ）
//修改后的HariMain if (fifo8_status(&timerfifo) != 0) { //定时器缓冲区开辟成功 i = fifo8_get(&timerfifo); /* 获得FIFO中定时器的DATA，看哪个定时器超时 */ io_sti(); if (i == 10) { //获取的数据为10，第一个定时器，10s putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 64, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "10[sec]", 7); sprintf(s, "%010d", count); putfonts8_asc_sht(sht_win, 40, 28, COL8_000000, COL8_C6C6C6, s, 10); } else if (i == 3) { //获取的数据为3，第二个定时器，3s putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 80, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "3[sec]", 6); count = 0; /* 應掕奐巒 */ } else { //第三个定时器，闪烁定时器 if (i != 0) { //i=1；将定时器数据设定为0；之后显示背景 timer_init(timer3, &timerfifo, 0); boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_FFFFFF, 8, 96, 15, 111); } else { //i=0；将定时器数据设定为1；之后显示背景 timer_init(timer3, &timerfifo, 1); boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 8, 96, 15, 111); } timer_settime(timer3, 50); //设定第三个定时器时间，50个中断时间 sheet_refresh(sht_back, 8, 96, 16, 112);//刷新背景图层 }
harib10g：
重新调整FIFO缓冲区（02）：在上一次调整FIFO缓冲区时，我们把三个定时器归纳到一个FIFO缓冲区中。这里，我们再将鼠标壳键盘的缓冲区也归纳起来，用1个FIFO缓冲区来管理。我们将FIFO缓冲区的大小从8位扩展到32位（将char型变为int型）来进行改进。先来设置往FIFO中写入数值的中断类型。
- 0-1：光标闪烁用定时器
- 3：3秒定时器
- 10：10秒定时器
- 256-511：键盘输入（从键盘控制器读入的值+256）
- 512-767：鼠标输入（从鼠标控制器读入的值+512)
1、重写FIFO结构体、初始化、写数据、取数据、存储状态函数（FIFO.C有点长，我们折起来吧！）
struct FIFO32 { //扩展结构体为32位 int *buf; int p, q, size, free, flags;};/* 以下是：FIFO.C */#include "bootpack.h"#define FLAGS_OVERRUN 0x0001void fifo32_init(struct FIFO32 *fifo, int size, int *buf)/* FIFO缓冲区的初始化 */{ fifo->size = size; //缓冲区大小 fifo->buf = buf; //缓冲区地址 fifo->free = size; //缓冲区全空 fifo->flags = 0; //标志位：0表示有空余；FLAGS_OVERRUN表示溢出了 fifo->p = 0; /* 写入位置指向头部 */ fifo->q = 0; /* 读取位置指向头部 */ return;}int fifo32_put(struct FIFO32 *fifo, int data)/* 向FIFO缓冲区发送数据 */{ if (fifo->free == 0) { /* 空闲=0；表示缓冲区已满 */ fifo->flags |= FLAGS_OVERRUN;//标志位置0x0001溢出 return -1; //返回-1，发送数据失败 } //否则下面表示缓冲区未满 fifo->buf[fifo->p] = data; //把数据写到下一个位置 fifo->p++; //写入位置指针向后移动一个单位 if (fifo->p == fifo->size) { //如果写到了buf尾 fifo->p = 0; //将写入位置p置0； } fifo->free--; //写入了一个数据，空闲大小减1 return 0; //写入成功}int fifo32_get(struct FIFO32 *fifo)/* 从FIFO缓冲区的q位置读取一个单位的数据 */{ int data; //临时变量用来保存读取的数据 if (fifo->free == fifo->size) { /* 此时全空，没有数据可读，返回-1；读取失败 */ return -1; } //有数据可读 data = http://www.mamicode.com/fifo->buf[fifo->q]; //在q出读取一个数据 fifo->q++; //读取位置向后面移动一个 if (fifo->q == fifo->size) { //读到了buf尾 fifo->q = 0; //读入位置置0 } fifo->free++; //读取了一个，空闲+1 return data; //返回读取的数据}int fifo32_status(struct FIFO32 *fifo) /* 报告已经存储了多少数据 */{ //缓冲区的大小减去空闲大小=占用大小 return fifo->size - fifo->free;}
2、使用FIFO32修改键盘相关程序
void init_keyboard(struct FIFO32 *fifo, int data0)//键盘初始化{ /* 保存传入的两个参数到全局变量 */ keyfifo = fifo; keydata0 = data0; /* 键盘控制器初始化 */ wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_WRITE_MODE); wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYDAT, KBC_MODE); return;}void inthandler21(int *esp) //键盘中断程序{ int data; io_out8(PIC0_OCW2, 0x61); /* 设置PIC芯片信息，IRQ01使能 */ data = io_in8(PORT_KEYDAT); //获取键盘读取的数据 fifo32_put(keyfifo, data + keydata0); //读取数据+256送到缓冲区中 return;}
3、用FIFO32修改鼠标相关程序
void enable_mouse(struct FIFO32 *fifo, int data0, struct MOUSE_DEC *mdec){ /* 保存传入的参数到全局变量中 */ mousefifo = fifo; mousedata0 = data0; /* 等待控制器准备完毕 */ wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYCMD, KEYCMD_SENDTO_MOUSE); wait_KBC_sendready(); io_out8(PORT_KEYDAT, MOUSECMD_ENABLE); /* 成功返回ACK(0xfa)鼠标初始化完毕 */ mdec->phase = 0; /* 等待0xfa返回的阶段 */ return;}void inthandler2c(int *esp) //鼠标的中断程序{ int data; io_out8(PIC1_OCW2, 0x64); /* PIC-01的IRQ12 */ io_out8(PIC0_OCW2, 0x62); /* PIC-00的IRQ02 */ data = io_in8(PORT_KEYDAT); //获取鼠标数据 fifo32_put(mousefifo, data + mousedata0);//将数据+512写到FIFO中 return;}
4、用FIFO32修改定时器结构体
struct TIMER { unsigned int timeout, flags; struct FIFO32 *fifo;//加入了FIFO32缓冲区 int data;};void inthandler20(int *esp){ //...调用写入函数，将数据写到FIFO缓冲区中。修改相应的传入参数即可 fifo32_put(timerctl.timers[i]->fifo, timerctl.timers[i]->data); /...}
5、性能再次测试
在模拟器上比较 在真机上进行比较
- harib10c： 0002638668 0074643595
- harib10g： 0004587870 0099969263
（从上面的测试数据可以看到，精简了程序之后，速度获得了一定的提升）
harib10h：
加快中断处理（04）：timer_settime()是在中断禁止期间进行的，当面对多任务时，它会托掉很多时间。而且FIFO中用来存储定时器排序后地址的timers[]的排序和跟新也会浪费很多时间；为了解决这两个问题，我们使用链表来重新组织TIMER结构体，在结构体中加入NEXT指向下一个TIMER结构体，这样不用原来的timers[]一直进行排序等工作。
注---------------意：timer->next指的是下一个定时器的地址；timerctl.next指的是下一个定时器的超时时刻（下图是插入到定时器s和t中间的情况）
1、在TIMER结构体中加入next指向下一个TIMER结构体
struct TIMER { struct TIMER *next;//指向下一个TIMER结构体 unsigned int timeout, flags; struct FIFO32 *fifo; int data;};
2、修改定时器的中断处理程序
void inthandler20(int *esp) { int i; struct TIMER *timer; io_out8(PIC0_OCW2, 0x60); /* PIC芯片的设置，使能IRQ-00*/ timerctl.count++; //count++计数器 if (timerctl.next > timerctl.count) { return; //count还没有计数到下一个时刻 } timer = timerctl.t0; /* 获取第一个TIMER结构体地址 */ for (i = 0; i < timerctl.using; i++) { /* 对于每一个运行中的定时器 */ if (timer->timeout > timerctl.count) { //此时退出获得第一个未超时的定时器 break; } /* 这个时候超时 了。根据next向后再找，直到找到第一个未超时的 */ timer->flags = TIMER_FLAGS_ALLOC; fifo32_put(timer->fifo, timer->data); timer = timer->next; /* 下一个TIMER的地址 */ } timerctl.using -= i; //已经有i个超时了 timerctl.t0 = timer; //重新设定第一个结构体的地址 /* timerctl.next的设定 */ if (timerctl.using > 0) { //有未超时（活动）的定时器 //获得下一个 timerctl.next = timerctl.t0->timeout; } else { //没有活动的定时器，回到初始化状态 timerctl.next = 0xffffffff; } return;}
3、修改timer_settime()函数
void timer_settime(struct TIMER *timer, unsigned int timeout){ //................... if (timerctl.using == 1) { /*情况一：只有这一个定时器；链表长度为1 */ timerctl.t0 = timer; //第一个定时器地址就是这个 timer->next = 0; /* 没有下一个定时器了 */ timerctl.next = timer->timeout;//下一个超时的时刻 io_store_eflags(e); //允许中断 return; } t = timerctl.t0; //第一块定时器地址 if (timer->timeout <= t->timeout) { /* 情况二：加入的TIMER超时时刻比第一个TIMER小，加入到链表最前面 */ timerctl.t0 = timer; //第一块定时器地址改为新加入的地址 timer->next = t; /* 下一个定时器是原来的第一块T */ timerctl.next = timer->timeout;//跟新下一个超时的时刻 io_store_eflags(e); //允许中断 return; } /* 情况三：插入到中间位置 */ for (;;) { s = t; t = t->next; if (t == 0) { break; /* 这是已经没有下一个了 */ } if (timer->timeout <= t->timeout) { /* timer超时时刻在t的前面 */ s->next = timer; /* 跟新s的下一个定时器为timer */ timer->next = t; /* timer的下一个定时器为t */ io_store_eflags(e); //允许中断 return; } } /* 情况四：插入到最后面 */ s->next = timer; //timer直接放到s的后面 timer->next = 0; //timer没有下一个 io_store_eflags(e); //允许中断 return;}
harib10i：
使用“哨兵”简化程序：上一步中，在链表中插入一个TIMER一共有四种情况，下面我们初始化时，在末尾加上一个超时时刻为0xffff_ffff的定时器。让程序简化到两种情况：timer插入到链表头部和timer插入到中间位置。
1、在init_pit()中加入“哨兵”
void init_pit(void){ //...... t = timer_alloc(); /* 分配“哨兵”的内存空间 */ t->timeout = 0xffffffff; //“哨兵”超时时刻最大 t->flags = TIMER_FLAGS_USING; //哨兵FLAG，活动定时器 t->next = 0; /* 没有最后一个，“哨兵”就是最后一个 */ timerctl.t0 = t; /* 链表的第一个地址 */ timerctl.next = 0xffffffff; /* 下一个超时时刻最大 */ return;}
2、timer_settime()修改
void timer_settime(struct TIMER *timer, unsigned int timeout){ //...这里只剩下两种情况 了 if (timer->timeout <= t->timeout) { /* 情况二：插入到最前面 */ timerctl.t0 = timer; timer->next = t; timerctl.next = timer->timeout; io_store_eflags(e); return; } /* 情况三：插入到S和T之间 */ for (;;) { s = t; t = t->next; if (timer->timeout <= t->timeout) { s->next = timer; timer->next = t; io_store_eflags(e); return; } }}
3、修改中断程序
void inthandler20(int *esp){ struct TIMER *timer; io_out8(PIC0_OCW2, 0x60); /* IRQ-00为PIC的中断口 */ timerctl.count++; //计数器count++ if (timerctl.next > timerctl.count) { return; //下一个还没有超时，退出，不进行中断处理 } timer = timerctl.t0; /* 获得timer的首地址 */ for (;;) { /* timers的flag都为USING */ if (timer->timeout > timerctl.count) { break; //超时时刻大于当前时刻，没有超时 } /* 超时了 */ timer->flags = TIMER_FLAGS_ALLOC; //flag置已分配，调用timer_settime()才是USING fifo32_put(timer->fifo, timer->data);//把数据写到缓冲区 timer = timer->next; /* 下一个的地址 */ } timerctl.t0 = timer; //跟新链表首地址 timerctl.next = timer->timeout; //跟新下一个的超时时刻 return;}
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