コンピュータには周辺機器とやり取りするためにPCIという仕組みがあります。
OSはこの仕組みでデバイスの初期化や設定をしてusbやネットワークデバイスなどを利用できるように環境を整備します。
PCIについての情報は以下のページに載っています。
https://www.intel.com/content/dam/www/programmable/us/en/pdfs/literature/ug/ug_a10_pcie_avmm.pdf
https://wiki.osdev.org/PCI
今回はxv6に処理を追加してqemuで実行します。
qemuがエミュレートするPCIデバイスの情報を取得するということです。
xv6の用意
ますはxv6を手に入れます。
https://github.com/mit-pdos/xv6-public
今更言う必要はないと思いますが、xv6はunixv6をx86アーキテクチャ用に書き直したものです。
xv6への処理の追加
PCIへはout命令とin命令を使ってアクセスします。
使うI/OPortは0xcf8と0xcfcです。
Bus Number,Device Number,Function Number, Offsetを指定してポート0xcf8に書き込み、
in命令でポート0xcfcからデータを取得します。
どちらも32bitのデータを扱います。
これらをソースコードにするとこのようになりました。
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uint readpcidata(uint bus, uint device, uint func, uint offset) { uint address = (uint)( (bus << 16) | (device << 11) | (func << 8) | offset | (uint)0x80000000 ); outl(0xCF8, address); return inl(0xcfc); } |
この関数自体はどのファイルに追加しても問題ないと思いますが、main.cにでも追加しておきましょうか。
xv6には32bitのデータをやり取りするためのout命令とin命令の記述が見つからなかったのでこれも実装しておきました。
追加したファイルはx86.hです
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static inline int inl(ushort port) { int data; asm volatile("in %1,%0" : "=a" (data) : "d" (port)); return data; } static inline void outl(ushort port, int data) { asm volatile("out %0,%1" : : "a" (data), "d" (port)); } |
これらの関数を呼び出してpciデバイスを出力する処理です。
この関数をmain.cのmain関数内などで呼び出します。
とりあえず重要そうな情報を取得して出力しています。
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void lsallpcidevice() { for (uint b=0; b<255; b++) { for (uint d=0; d<32; d++) { uint data = readpcidata(b, d, 0, 0); if (data != 0xffffffff) { ushort vendor = data & 0xffff; ushort device = (data >> 16) & 0xffff; cprintf("-------------------------------------------------\n"); cprintf("vendor id => %x device id %x\n", vendor, device); data = readpcidata(b, d, 0, 0x8); uchar class_code = (data >> 24) & 0xff; uchar sub_class = (data >> 16) & 0xff; data = readpcidata(b,d, 0, 0xc); uchar header_type = (data >> 16) & 0xff; cprintf("class => %x sub_class => %x header type %x\n", class_code, sub_class, header_type); data = readpcidata(b, d, 0, 0x3c); uchar i_pin = (data >> 8) & 0xff; uchar i_line = data & 0xff; uint bar0 = readpcidata(b, d, 0, 0x10); cprintf("i_pin => %x i_line => %x bar => %x \n\n", i_pin, i_line, bar0); } } } } |
実行
実行するとこうなりました。
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------------------------------------------------- vendor id => 8086 device id 1237 class => 6 sub_class => 0 header type 0 i_pin => 0 i_line => 0 bar => 0 ------------------------------------------------- vendor id => 8086 device id 7000 class => 6 sub_class => 1 header type 80 i_pin => 0 i_line => 0 bar => 0 ------------------------------------------------- vendor id => 1234 device id 1111 class => 3 sub_class => 0 header type 0 i_pin => 0 i_line => 0 bar => fd000008 ------------------------------------------------- vendor id => 8086 device id 100e class => 2 sub_class => 0 header type 0 i_pin => 1 i_line => b bar => febc0000 |
vendor idが8086のものが3つありますがこれはintelのことを指しているそうです。
そして一番下にdeviceが100eのものがありますがこれは82540EM Gigabit Ethernet Controllerという名前のデバイスを指しています。
以下のページにその記述がありました。
https://pci-ids.ucw.cz/read/PC/8086/100e
classコードが2、sub classコードが0となっているため、このデバイスがNetworkControllerというクラスに属するEthernetControllerであるということがわかります。
https://wiki.osdev.org/PCI#The_PCI_Bus
他にもclassが6となっているものはBridgeDevice、3となっているものはDisplayControllerを表しているみたいですね。
これらの情報はすべてインターネットから集めたものなので間違いがないとは言えませんが、
vendor idやdevice idなど実際に該当するものもあるので大丈夫でしょう。
今回実装した方法以外にもPCIへアクセスするためのメカニズムはいろいろあるみたいです。
I/OPortは使わずにメモリを通してアクセスもできるみたいです。
ただあんまりいろいろと方法を用意するのはやめて欲しいんですよね。