assembly - 如何从程序集引导加载程序与 x86 I/O 设备交互？

Question

这个问题的原始目标是

• 设备是否已连接？
• 如果已连接某物，该设备是什么？
• 设备信息是什么？

到目前为止我所了解的是(x86 intel架构Z370芯​​片组)

• I/O 设备可以与 IN/OUT 指令交互。
• 现代计算机采用 PCI Express 总线架构。可以通过枚举 PCI 配置空间来找到连接的设备。
• 这至少涵盖显卡、磁盘驱动器、键盘和鼠标等设备。

我想做的是

• 迭代所有 I/O 端口
• 检查设备是否存在/连接
• 检查设备信息
• 继续枚举 PCI Express 配置空间

但是，有关 I/O 端口的文章很少，而且还不够。

Q1。是否有一些文章或书籍广泛解释了使用 IN 和 OUT 指令进行 I/O 端口交互？

找到的文章是

断棘

http://www.brokenthorn.com/Resources/OSDev7.html

http://www.brokenthorn.com/Resources/OSDev9.html

操作系统开发

https://wiki.osdev.org/I/O_Ports

https://wiki.osdev.org/%228042%22_PS/2_Controller

我需要更详细的文章的原因是我有这样的问题:如果插入2个USB键盘，如果其中一个通过0x60访问，那么如何访问其他键盘？设备启用可以通过命令检查，但是设备是否存在/连接不是必须先检查吗？

第二季度。另外，这些端口似乎没有像 PCI 配置头这样的标准，那么如何操作其他端口呢？

即使是一小部分善意的回答也将不胜感激。

附注也许我想做的是编写一个驻留在 I/O 端口(= I/O 设备 Controller )<-> I/O 设备驱动程序之间的阶段的逻辑。而这项工作似乎是由 ACPI、ACPICA 完成的。但我希望自己在 assembly 中完成它们。

Answer 1

不，它不是那样工作的。

您的想法是枚举所有设备，但您必须枚举所有总线。

如您所知，现代 x86 中的中央总线是 PCI Express。
它向后兼容传统 PCI，更加简单。使用传统 PCI 可以让您走得更远，但不能一直到达终点。

在 PCI 总线上找不到传统设备，例如 8042 键盘 Controller 或 8259A PIC。
它们早在它之前就已经存在了。
有些设备同时位于 PCI 总线和旧端口地址中，因为这些设备仍然公开旧接口(interface)以及 PCI BAR(基地址寄存器，它告诉将该接口(interface)放在 IO 地址空间中的何处)。
例如，PCI、过时的 ATA Controller 就是这种情况。

一般来说，没有办法知道端口后面的设备，您可以检查(探测)设备是否具有可识别的行为。
但这并不是 100% 安全。
简单地从所有 64KiB 端口读取不会得到任何结果，in 的返回值是 total，这意味着在发生错误时它不会返回特殊值(由于遗留原因，它会返回不存在设备的所有值，但这是现有设备可以发送的合法值。
这就是为什么没有书。

USB 是当今使用的另一种大型总线，同样，您的方法应该以总线为中心。
枚举所有PCI设备，包括USB适配器、枚举总线上所有USB设备等。
一般来说，从中央总线开始，枚举所有设备，找到其他总线适配器(I2C、LPC、SPI、USB...)并相应地处理该总线。

唉，您还必须处理省略此枚举过程的旧设备。
一般来说，我对旧设备的建议是:在需要时尽快处理设备，但不要太早。
Ralf Brown 以其中断列表而闻名，但他也有一个非常有用的 port files (A, B, C, D, ...) .
问题是它包含了很多 x86 变体，一开始读起来并不容易，但它非常详细。
如fuz评论，bochs also have a list of devices it emulates .

每个人都喜欢编写管理所有硬件的软件，但事实是我们只能编写一个管理我们了解的硬件的软件。
当您觉得需要某种设备时，请记录一下您自己的情况，并了解它的连接方式及其接口(interface)。

另一个好方法是至少阅读 CPU 和芯片组的数据表(例如 Intel 的 PCH)。
笔记本电脑和类似设备也有嵌入式 Controller ，而台式机则有 super IO 芯片。
如果公开可用，也可以找到他们的数据表。
要查找这些组件和所有其他组件的 IC 部件号，您可能需要打开计算机。
在某些网站上，您可能会找到主板的原理图，但您仍然需要它的部件号，而不是其型号名称+编号。

对硬件进行编程很有趣，不要放弃!