書接上回，上回書咱們說到，通過初始化控制臺的 tty_init 操作，內(nèi)核代碼可以很方便地在控制臺輸出字符啦!

作為用戶也可以通過敲擊鍵盤，或調(diào)用諸如 printf 這樣的庫函數(shù)，在屏幕上輸出信息，同時支持換行和滾屏等友好設(shè)計，這些都是 tty_init 初始化，以及其對外封裝的小功能函數(shù)，來實(shí)現(xiàn)的。

我們繼續(xù)往下看下一個初始化的倒霉鬼，time_init。

void main(void) { 
    ... 
    mem_init(main_memory_start,memory_end); 
    trap_init(); 
    blk_dev_init(); 
    chr_dev_init(); 
    tty_init(); 
    time_init(); 
    sched_init(); 
    buffer_init(buffer_memory_end); 
    hd_init(); 
    floppy_init(); 
     
    sti(); 
    move_to_user_mode(); 
    if (!fork()) {init();} 
    for(;;) pause(); 
} 

曾經(jīng)我很好奇，操作系統(tǒng)是怎么獲取到當(dāng)前時間的呢?

當(dāng)然，現(xiàn)在都聯(lián)網(wǎng)了，可以從網(wǎng)絡(luò)上實(shí)時同步。那當(dāng)沒有網(wǎng)絡(luò)時，為什么操作系統(tǒng)在啟動之后，可以顯示出當(dāng)前時間呢?難道操作系統(tǒng)在電腦關(guān)機(jī)后，依然不停地在某處運(yùn)行著，勤勤懇懇數(shù)著秒表么?

當(dāng)然不是，那我們今天就打開這個 time_init 函數(shù)一探究竟。

打開這個函數(shù)后我又是很開心，因?yàn)楹芏?，且沒有更深入的方法調(diào)用。

#define CMOS_READ(addr) ({ \ 
    outb_p(0x80|addr,0x70); \ 
    inb_p(0x71); \ 
}) 
 
#define BCD_TO_BIN(val) ((val)=((val)&15) + ((val)>>4)*10) 
 
static void time_init(void) { 
    struct tm time; 
    do { 
        time.tm_sec = CMOS_READ(0); 
        time.tm_min = CMOS_READ(2); 
        time.tm_hour = CMOS_READ(4); 
        time.tm_mday = CMOS_READ(7); 
        time.tm_mon = CMOS_READ(8); 
        time.tm_year = CMOS_READ(9); 
    } while (time.tm_sec != CMOS_READ(0)); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_sec); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_min); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_hour); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_mday); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_mon); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_year); 
    time.tm_mon--; 
    startup_time = kernel_mktime(&time); 
} 

夢想的代碼呀!

那主要就是對 CMOS_READ 和 BCD_TO_BIN 都是啥意思展開講一下就明白了了。

首先是 CMOS_READ

#define CMOS_READ(addr) ({ \ 
    outb_p(0x80|addr,0x70); \ 
    inb_p(0x71); \ 
}) 

就是對一個端口先 out 寫一下，再 in 讀一下。

這是 CPU 與外設(shè)交互的一個基本玩法，CPU 與外設(shè)打交道基本是通過端口，往某些端口寫值來表示要這個外設(shè)干嘛，然后從另一些端口讀值來接受外設(shè)的反饋。

至于這個外設(shè)內(nèi)部是怎么實(shí)現(xiàn)的，對使用它的操作系統(tǒng)而言，是個黑盒，無需關(guān)心。那對于我們程序員來說，就更不用關(guān)心了。

對 CMOS 這個外設(shè)的交互講起來可能沒感覺，我們看看與硬盤的交互。

最常見的就是讀硬盤了，我們看硬盤的端口表。

那讀硬盤就是，往除了第一個以外的后面幾個端口寫數(shù)據(jù)，告訴要讀硬盤的哪個扇區(qū)，讀多少。然后再從 0x1F0 端口一個字節(jié)一個字節(jié)的讀數(shù)據(jù)。這就完成了一次硬盤讀操作。

如果覺得不夠具體，那來個具體的版本。

• 在 0x1F2 寫入要讀取的扇區(qū)數(shù)
• 在 0x1F3 ~ 0x1F6 這四個端口寫入計算好的起始 LBA 地址
• 在 0x1F7 處寫入讀命令的指令號
• 不斷檢測 0x1F7 (此時已成為狀態(tài)寄存器的含義)的忙位
• 如果第四步驟為不忙，則開始不斷從 0x1F0 處讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存指定位置，直到讀完

看，是不是對 CPU 最底層是如何與外設(shè)打交道有點(diǎn)感覺了?是不是也不難?就是按照人家的操作手冊，然后無腦按照要求讀寫端口就行了。

當(dāng)然，讀取硬盤的這個無腦循環(huán)，可以 CPU 直接讀取并做寫入內(nèi)存的操作，這樣就會占用 CPU 的計算資源。

也可以交給 DMA 設(shè)備去讀，解放 CPU，但和硬盤的交互，通通都是按照硬件手冊上的端口說明，來操作的，實(shí)際上也是做了一層封裝。

好了，我們已經(jīng)學(xué)會了和一個外設(shè)打交道的基本玩法了。

那我們代碼中要打交道的是哪個外設(shè)呢?就是 CMOS。

它是主板上的一個可讀寫的 RAM 芯片，你在開機(jī)時長按某個鍵就可以進(jìn)入設(shè)置它的頁面。

那我們的代碼，其實(shí)就是與它打交道，獲取它的一些數(shù)據(jù)而已。

我們回過頭看代碼。

static void time_init(void) { 
    struct tm time; 
    do { 
        time.tm_sec = CMOS_READ(0); 
        time.tm_min = CMOS_READ(2); 
        time.tm_hour = CMOS_READ(4); 
        time.tm_mday = CMOS_READ(7); 
        time.tm_mon = CMOS_READ(8); 
        time.tm_year = CMOS_READ(9); 
    } while (time.tm_sec != CMOS_READ(0)); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_sec); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_min); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_hour); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_mday); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_mon); 
    BCD_TO_BIN(time.tm_year); 
    time.tm_mon--; 
    startup_time = kernel_mktime(&time); 
} 

前面幾個賦值語句 CMOS_READ 就是通過讀寫 CMOS 上的指定端口，依次獲取年月日時分秒等信息。具體咋操作代碼上也寫了，也是按照 CMOS 手冊要求的讀寫指定端口就行了，我們就不展開了。

所以你看，其實(shí)操作系統(tǒng)程序，也是要依靠與一個外部設(shè)備打交道，來獲取這些信息的，并不是它自己有什么魔力。操作系統(tǒng)最大的魅力，就在于它借力完成了一項(xiàng)偉大的事，借 CPU 的力，借硬盤的力，借內(nèi)存的力，以及現(xiàn)在借 CMOS 的力。

至于 CMOS 又是如何知道時間的，這個就不在我們討論范圍了。

接下來 BCD_TO_BIN 就是 BCD 轉(zhuǎn)換成 BIN，因?yàn)閺?CMOS 上獲取的這些年月日都是 BCD 碼值，需要轉(zhuǎn)換成存儲在我們變量上的二進(jìn)制數(shù)值，所以需要一個小算法來轉(zhuǎn)換一下，沒什么意思。

最后一步 kernel_mktime 也很簡單，就是根據(jù)剛剛的那些時分秒數(shù)據(jù)，計算從 1970 年 1 月 1 日 0 時起到開機(jī)當(dāng)時經(jīng)過的秒數(shù)，作為開機(jī)時間，存儲在 startup_time 這個變量里。

想研究可以仔細(xì)看看這段代碼，不過我覺得這種細(xì)節(jié)不必看。

startup_time = kernel_mktime(&time); 
 
// kernel/mktime.c 
long kernel_mktime(struct tm * tm) 
{ 
    long res; 
    int year; 
    year = tm->tm_year - 70; 
    res = YEAR*year + DAY*((year+1)/4); 
    res += month[tm->tm_mon]; 
    if (tm->tm_mon>1 && ((year+2)%4)) 
        res -= DAY; 
    res += DAY*(tm->tm_mday-1); 
    res += HOUR*tm->tm_hour; 
    res += MINUTE*tm->tm_min; 
    res += tm->tm_sec; 
    return res; 
} 

就這。

所以今天其實(shí)就是，計算出了一個 startup_time 變量而已，至于這個變量今后會被誰用，怎么用，那就是后話了。

相信你逐漸也體會到了，此時操作系統(tǒng)好多地方都是用外設(shè)要求的方式去詢問，比如硬盤信息、顯示模式，以及今天的開機(jī)時間的獲取等。

所以至少到目前來說，你還不應(yīng)該感覺操作系統(tǒng)有多么的“高端”，很多時候都是繁瑣地，讀人家的硬件手冊，獲取到想要的的信息，拿來給自己用，或者對其進(jìn)行各種設(shè)置。

但你一定要耐得住寂寞，真正體現(xiàn)操作系統(tǒng)的強(qiáng)大設(shè)計之處，還得接著往下讀。

欲知后事如何，且聽下回分解。

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