Hardware Support/ru

KolibriOS частично обеспечивает поддержку оборудования персонального компьютера. Часть оборудования поддерживается ядром ОС, часть динамически загружаемыми драйверами, мало того система предоставляет возможность прямого доступа к оборудованию прямо из пользовательского режима! Т.е. вы можете написать программу, которая сможет работать с оборудованием используя соответсвующий системный сервис. Правда этот подход лучше использовать исключительно в отладочных или исследовательских целях, а для "нормальной" поддержки оборудования всё-таки писать драйвера. Также нужно понимать, что существуют два вида драйверов:

• Драйвер являющейся частью ядра, т.е. весь его код может находиться в отдельном модуле, но после компиляции ядра он станет частью кода ядра системы (например: hd_drv.inc).
• Драйвер динамически подгружаемый в адресное пространство ядра уже после загрузки системы (например: sound.asm), эти драйвера находятся в специальной системной директории (/rd/1/drivers/).

Состав аппаратного обеспечения ПК

Итак из чего же состоит компьютер? Большинство пользователей, вспомнив уроки информатики, тут же назовут: системный блок, монитор, клавиатура, мышь. Многие подумав добавят HDD, CD/DVD, Floppy приводы, видео, аудио и сетевую карты. А если заглянуть поглубже?

В системном блоке основным элементом является материнская плата, а на ней находится сердце компьютера - центральный процессор (ЦПУ) и оперативная память (ОП). Программиста же решившего написать драйвер для поддержки какого-то устройства в KolibriOS, больше всего заинтересует Южный Мост, где сходятся большинство ниточек, контролирующих оборудование. Существует также Северный Мост, посредством которого Южный Мост и связан с ЦПУ и ОП, но его мы пока подробно рассматривать не будем ввиду его небольшой функциональности с точки зрения программиста.

Компоненты южного моста

Большинство устройств представлены в Южном Мосту в качестве так называемых контроллеров - программно-доступных электронных блоков, управляющих работой конкретного оборудования. Из-за огромного разнообразия, многофункциональности и слабой стандартизации современного компьютерного "железа", каждому такому контроллеру требуется уникальный драйвер - специальная системная программа, обеспечивающая инициализацию, конфигурирование, эффективное управление оборудованием в реальной системной среде, и (самое главное!-) быстрый и надежный ввод/вывод потоков информации через данное устройство.

Функционально южный мост включает в себя:

• стандартный контроллер шины PCI;
• контроллер шины PCI Express;
• шина ISA, которая используется достаточно редко, но тем не менее остается неотъемлемой частью любого южного моста.
• контроллер шины SMBus или I2C для связи с другими устройствами на материнской плате (например, для управления вентиляторами);
• DMA контроллер с поддержкой древних ISA и LPC-протоколов прямого доступ к оперативной памяти без участия ЦПУ;
• контроллеры прерываний: старый PIC и "продвинутый" APIC;
• PATA (IDE) и SATA контроллеры;
• контроллер шины LPC для передачи данных и управления SIO (это такие устройства, как клавиатура, мышь, параллельный, последовательный порт, инфракрасный порт и флоппи-контроллер) и BIOS ROM (флэш);
• часы реального времени (Real Time Clock);
• управление питанием (Power management (APM и ACPI) позволяющие переводить компьютер в «спящий режим» или выключать его;
• энергонезависимую память BIOS (CMOS) с независимым электропитанием от батареи, включающая небольшую по область памяти для хранения системных настроек;
• звуковой контроллер (обычно AC97 или Intel HDA).

Опционально южный мост также может включать в себя контроллер Ethernet, RAID-контроллеры, контроллеры USB, контроллеры FireWire и аудио-кодек.

Некоторые южные мосты также включают поддержку клавиатуры, мыши и последовательных портов. Однако, на большинстве системных плат эти устройства подключены через другой чип — Super I/O (контроллер ввода-вывода).

Возникает резонный вопрос: если все эти электронные фишки такие разные, как вообще возможен нормальный старт компьютера и загрузка операционной системы - ведь никаких драйверов в этот момент еще нет, а каждое устройство по-своему уникально и нестандартно?

Во-первых, кое-какая стандартизация всё-таки имеется. Пожалуй, главный и наиболее последовательный стандарт, общий для всех современных ПК-платформ - спецификация шины PCI, включающая единообразные средства идентификации, конфигурации и (в определенных рамках) диагностики устройств. Кроме него, имеется де-факто стандарт древней (legacy) архитектуры IBM PC/AT, низкоуровневая совместимость с которой до сих пор требуется от всех х86-платформ.

Во-вторых, существует ряд спецификаций базовой системы ввода-вывода BIOS, определяющих основные протоколы и структуры данных для работы с контроллерами устройств. После включения питания специальная программа POST (power-on self test) диагностирует и конфигурирует конкретное "железо" в соответствии с их требованиями; по завершении своей работы BIOS осуществляет загрузку операционной системы согласно BIOS Boot Specification.

Примитивный и медленный (но - надёжный и универсальный!) сервис BIOS в той или иной мере используется всеми операционными системами. Особенно велика его роль на этапе загрузки, пока ядро не успело обрасти драйверами и сконфигурировать свои собственные, быстрые и эффективные процедуры взаимодействия с имеющимся оборудованием.

Зависимость КолибриОС от сервиса BIOS очень высока, а специализированные системные драйверы - пока очень немногочисленны.

Поддержка аппаратного обеспечения в KolibriOS

Рассмотрим как же работает с оборудованием KolibriOS.

• Контроллер шины PCI - поддерживается ядром ОС на вполне удовлетворительном уровне(kernel/bus/pci32.inc)
• Контроллер шины PCI Express - прямой поддержки нет; однако для AMD-процессоров реализовано определение важнейшей PCIe-фичи: адреса расширенного конфигурационного пространства. Для других процессоров этот адрес можно установить вручную (см. kernel/bus/PCIe.inc)
• Контроллер шины PCI-X - не поддерживается
• Контроллер шины SMBus или I2C - не поддерживается
• DMA контроллер - поддерживается ядром ОС
• Контроллер прерываний PIC - поддерживается ядром ОС
• Контроллер прерываний APIC - не поддерживается
• Контроллер PATA (IDE) - поддерживается драйверами соответствующих устройств в ядре (папка /kernel/blkdev).

Системой поддерживаются следующие IDE устройства:

• • Floppy привод (flp_drv.inc)
  • CD/DVD привод (cd_drv.inc)
  • HDD привод (hd_drv.inc)

• SATA контроллеры - системой не поддерживаются; однако в ряде случаев система может работать с SATA- и USB-дисками через BIOS Fn13h в виртуальном V86-режиме (скорость чтения/записи при этом оставляет желать лучшего).
• Контроллер шины LPC - не поддерживается
• Часы реального времени (Real Time Clock) - поддерживается ядром ОС
• Управление питанием APM - поддерживается ядром ОС
• Управление питанием ACPI - поддерживается драйвером ACPICA
• Энергонезависимая память BIOS (CMOS) - поддерживается ядром ОС
• Звуковой контроллер AC97 - поддерживается драйверами соответствующих устройств. Поскольку AC97 стандарт стандартизует только функции кодека и AC-Link, отвечающего за взаимодействие контроллера и кодека, то для различных контроллеров AC97 требуются разные драйвера. В настоящее время система поддерживает контроллеры следующих Южных Мостов:
  • Intel
    • ICH0
    • ICH1
    • ICH2
    • ICH3
    • ICH4
    • ICH5
    • ICH6
  • NVidia
    • NForce
    • NForce2
    • NForce3
    • NForce4
    • NForce 500
  • Silicon Integrated Systems
    • SIS7012
  • ForteMedia
    • FM801
  • VIA
    • VT8231
    • VT8233
    • VT8233C
    • VT8235
    • VT8237
    • VT8237R
    • VT8237R Plus
  • Creative
    • EMU10K1X
• Звуковой контроллер Intel HDA - системой пока не поддерживается, работа над драйвером ведётся в настоящее время.
• Контроллер USB - частичная поддержка, с помощью драйвера. Поддерживается работа с контроллером, а также с мышью.
• Контроллер FireWire - не поддерживается
• Контроллер RAID - не поддерживается