硬盤(pán)中的指令很多，各指令的用法也不同。有的指令直接往command寄存器中寫(xiě)就行了，有的還要在feature寄存器中寫(xiě)入?yún)?shù)，最權(quán)威的方法還是要去參考ATA手冊(cè)。由于本書(shū)中用到的都是簡(jiǎn)單的指令，所以對(duì)此抽象出一些公共的步驟僅供參考之用。

不管是讀硬盤(pán)還是寫(xiě)硬盤(pán)，都不是一個(gè)指令就完事的。相關(guān)寄存器都需要設(shè)置。要是讀硬盤(pán)，得告訴讀哪個(gè)扇區(qū)，讀幾個(gè)扇區(qū)，用哪種模式對(duì)扇區(qū)尋址，LBA？CHS？寫(xiě)硬盤(pán)也一樣，寫(xiě)哪個(gè)，寫(xiě)幾個(gè)，還要設(shè)置操作的是哪個(gè)通道的哪個(gè)硬盤(pán)……講了這么多寄存器，有沒(méi)有心里發(fā)怵？心想，我到底先設(shè)置哪個(gè)寄存器呢？有沒(méi)有個(gè)一般硬盤(pán)操作的基本順序呢？還真有，小弟馬上給大家呈上大概步驟。最主要的順序就是command寄存器一定得是最后寫(xiě)，因?yàn)橐坏ヽommand寄存器被寫(xiě)入后，硬盤(pán)就開(kāi)始干活啦，它才不管其它寄存器中的值對(duì)不對(duì)，一律拿來(lái)就用，有問(wèn)題的話報(bào)錯(cuò)就好啦。其它寄存器順序不是很重要。

那咱們可以約定個(gè)操作順序，免得有選擇恐懼癥的同學(xué)感到無(wú)所適從，哈哈，抱歉，請(qǐng)?jiān)徫疫@么說(shuō)，因?yàn)槲揖陀羞x擇恐懼癥，我很理解像我這樣的同學(xué)。咱們還是約定個(gè)步驟好：

1.先選擇通道，往該通道的sector count寄存器中寫(xiě)入待操作的扇區(qū)數(shù)。

2.往該通道上的三個(gè)LBA寄存器寫(xiě)入扇區(qū)起始地址的低24位。

3.往device寄存器中寫(xiě)入LBA地址的24~27位，并置第6位為1，使其為L(zhǎng)BA模式，設(shè)置第4位，選擇操作的硬盤(pán)（master硬盤(pán)或slave硬盤(pán)）。

4.往該通道上的command寄存器寫(xiě)入操作命令。

5.讀取該通道上的status寄存器，判斷硬盤(pán)工作是否完成。

6.如果以上步驟是讀硬盤(pán)，進(jìn)入下一個(gè)步驟。否則，完工。

7.將硬盤(pán)數(shù)據(jù)讀出。

硬盤(pán)工作完成后，它已經(jīng)準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)，咱們?cè)撛趺传@取呢？一般常用的數(shù)據(jù)傳送方式有：

1.無(wú)條件傳送方式

2.查詢傳送方式

3.中斷傳送方式

4.直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA）

5.I/O處理機(jī)傳送方式

對(duì)于上面的第1種“無(wú)條件傳送方式”，應(yīng)用此方式的數(shù)據(jù)源設(shè)備一定是隨時(shí)準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)，cpu隨時(shí)取隨時(shí)拿都沒(méi)問(wèn)題，如寄存器、內(nèi)存就是類似這樣的設(shè)備，cpu取數(shù)據(jù)時(shí)不用提前打招呼。

第2種“查詢傳送方式”，也稱為程序I/O、PIO（Programming Input/Output Model）。是指?jìng)鬏斨?#xff0c;由程序先去檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)。數(shù)據(jù)源設(shè)備在一定的條件下才能傳送數(shù)據(jù)，這類設(shè)備通常是低速設(shè)備，比cpu慢很多。cpu需要數(shù)據(jù)時(shí)，先檢查該設(shè)備的狀態(tài)，如果狀態(tài)為“準(zhǔn)備好了可以發(fā)送”，cpu再去獲取數(shù)據(jù)。硬盤(pán)有status寄存器，里面保存了工作狀態(tài)，所以對(duì)硬盤(pán)可以用此方式來(lái)獲取數(shù)據(jù)。

第3種“中斷傳送方式”，也稱為中斷驅(qū)動(dòng)I/O。上面提到的“查詢傳送方式”有這樣的缺陷，由于cpu需要不斷查詢?cè)O(shè)備狀態(tài)，所以意味著只有最后一刻的查詢才是有意義的，之前的查詢都是發(fā)生在數(shù)據(jù)尚未沒(méi)準(zhǔn)備好的時(shí)間段里，所以說(shuō)效率不高，僅對(duì)于不要求速度的系統(tǒng)可以采用。可以改進(jìn)的地方是，如果數(shù)據(jù)源設(shè)備將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好后再通知cpu來(lái)取，這樣效率就高了。通知cpu可以采用中斷的方式，當(dāng)數(shù)據(jù)源設(shè)備準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，它通過(guò)發(fā)中斷來(lái)通知cpu來(lái)拿數(shù)據(jù)，這樣避免了cpu花在查詢上的時(shí)間，效率較高。

第4種“直接存儲(chǔ)器存取方式（DMA）”。在中斷傳送方式中，雖然極大地高高了cpu的利用率，但通過(guò)中斷方式來(lái)通知cpu，cpu就要通過(guò)壓棧來(lái)保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，還要執(zhí)行傳輸指令，最后還要恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)。似乎有同學(xué)說(shuō)此方式已經(jīng)很爽了，你還想怎樣。哈哈，其實(shí)更爽的是一點(diǎn)都不要浪費(fèi)cpu資源，不讓cpu參與傳輸，完全由數(shù)據(jù)源設(shè)備和內(nèi)存直接傳輸。cpu直接到內(nèi)存中拿數(shù)據(jù)就好了。這就是此方式中“直接”的意思。不過(guò)DMA是由硬件實(shí)現(xiàn)的，不是軟件概念，所以需要DMA控制器才行。

第5種 “I/O處理機(jī)傳送方式”。不知大家發(fā)現(xiàn)了沒(méi)有，在說(shuō)上面每一種的時(shí)候都把它們各自說(shuō)的特別好，似乎完美不可替代了，就像電視上的廣告一樣，每次都把自己的產(chǎn)品描述的無(wú)與倫比甚至全宇宙第一，但該公司一出新產(chǎn)品，就開(kāi)始自暴曾經(jīng)無(wú)與倫比的老一代產(chǎn)品的問(wèn)題以突顯現(xiàn)在產(chǎn)品更勝一籌。DMA已經(jīng)是借助其它硬件了，cpu已經(jīng)很輕松了，難道還有更爽的方式？是啊，DMA方式中cpu還嫌爽的不夠，畢竟數(shù)據(jù)輸入之后或輸出之前還是有一部分工作要由cpu來(lái)完成的，如數(shù)據(jù)交換，組合，校驗(yàn)。如果DMA控制器再?gòu)?qiáng)大一點(diǎn)，把這些工作幫cpu做了就好了。也是哦，既然為了解放cpu，都已經(jīng)引用一個(gè)硬件(DMA)了，干脆一不做二不休，再引入一個(gè)硬件吧。于是，I/O處理機(jī)誕生啦，聽(tīng)名字就知道它專門(mén)用于處理IO，并且它其實(shí)是一種處理器，只不過(guò)用的是另一套擅長(zhǎng)IO的指令系統(tǒng)，隨時(shí)可以處理數(shù)據(jù)。有了I/O處理機(jī)的幫忙，cpu甚至可以不知道有傳輸這回事，這下cpu才真正爽到家啦。同樣，這也是需要單獨(dú)的硬件來(lái)支持。

綜上所述，硬盤(pán)不符合第1種方法，因?yàn)樗枰谀撤N條件下才能傳輸。第4種和第5種需要單獨(dú)的硬件支持，先不說(shuō)我們的bochs能否模擬這兩種硬件，單獨(dú)學(xué)習(xí)這兩類硬件的操作方法就很頭疼，大家有興趣的話還是先放一放，以后再琢磨吧。所以在我們的系統(tǒng)中，我們用了第2、3這兩種軟件傳輸方式。

關(guān)于硬盤(pán)的部分介紹完了，接下來(lái)的工作是實(shí)踐，我記得當(dāng)初自己做實(shí)驗(yàn)時(shí)的是心情是非常忐忑的，總是擔(dān)心有些東西不可控，有些東西自己左右不了。如果您此時(shí)的心情也是這樣，那我用“過(guò)來(lái)人”的經(jīng)驗(yàn)告訴您，想太多也沒(méi)有用，做就是了，只有做超出自己能力的事才能提高，總做自己能力內(nèi)的事，咱們大家連走路都不會(huì)呢。再說(shuō)啦，即使是惡夢(mèng)也會(huì)有醒來(lái)的一刻，煩事都會(huì)過(guò)去的，扛吧兄弟，我相信，艱辛過(guò)后，您會(huì)看到更加強(qiáng)大的自己（這是我說(shuō)的嗎，好感動(dòng)）。

【再續(xù)】

本書(shū)內(nèi)容來(lái)自《操作系統(tǒng)真象還原》，請(qǐng)大家支持正版，多謝。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一步步编写操作系统 22 硬盘操作方法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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