《操作系统30天》-合川秀实-学习日志day13

╰+哭是因爲堅強的太久メ 2022-03-21 16:58 171阅读 0赞

## 一、简化字符串显示 ##

将类似于这种三步操作：  
1)涂上背景色  
2)在上面写字符  
3)完成刷新  
![在这里插入图片描述][20190203231938638.png]  
放到一个函数中，如果需要显示字符就直接调用封装好的函数，各个参数代表的含义  
![在这里插入图片描述][20190203232050898.png]  
![在这里插入图片描述][20190203232059521.png]  
这样原来的三行代码就可以简化成（只要需要输出字符，就可以用这个函数替换）  
![在这里插入图片描述][20190203232141952.png]

## 二、重新调整FIFO缓冲区 ##

把定时器用的多个FIFO缓冲区集中成一个，在集装的FIFO中用不同的数据来分辨出是哪个定时器超时。  
主函数内的修改：  
![在这里插入图片描述][20190203232220905.png]  
对if语句的修改：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
测试性能：  
在进入循环的时候添加count++，完全不显示计数，到了10秒后超时的时候再显示这个count值，在启动3秒的时候把count复位为0。==这里的原理是用定时器计时到10秒输出循环的次数，但是每次要做中断处理（鼠标键盘）都会占用时间，那么循环的次数就会因此变小，越小说明处理的时间越长，==这不是我们想要的。因为我们做的这个操作系统启动（初始化）的时候只要有些条件发生了变化，电脑花费的时间就会不稳定，这就导致开始的时间存在误差，所以统一在3秒后复位，保证时间统一开始。  
动了一圈鼠标的效果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
没有动鼠标的效果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
可以发现以上两个结果的count值是不一样的，区别只在于动没动鼠标，我们再用harib10d，harib10e，harib10f…分别测试一下不动鼠标的结果：  
![在这里插入图片描述][20190203232437254.png]  
根据以上趋势，每次优化之后count的值会变大，count的值越大说明每次的性能变好。  
根据定时器可以归纳到一个FIFO缓存区的思想，同理，键盘和鼠标也可以归纳到一个FIFO缓冲区来管理：  
`if (fifo8_status(&keyfifo) + fifo8_status(&mousefifo) + fifo8_status(&timerfifo) == 0)`  
用写入FIFO的数值来判断中断类型：  
![在这里插入图片描述][20190203232610119.png]  
没有修改之前的FIFO参数类型为Char，最大只能达到256，对鼠标这种767的数值就不能指定，所以要修改FIFO中的参数类型（修改为int型以前的8位变成32位）：  
![在这里插入图片描述][20190203232623666.png]  
初始化修改（实际上只修改了函数名和参数类型buf）：

void fifo32_init(struct FIFO32 *fifo, int size, int *buf) 	-> FIFO缓冲区的初始化
    int fifo32_put(struct FIFO32 *fifo, int data)		-> 给FIFO发生数据并储存在FIFO中
    int fifo32_get(struct FIFO32 *fifo) 	-> 从FIFO取得一个数据
    int fifo32_status(struct FIFO32 *fifo)		->报告已经存储了多少数据

对keyboard.c和mouse.c中的鼠标和键盘的程序也要做修改：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
![在这里插入图片描述][20190203232702543.png]  
![在这里插入图片描述][20190203232708717.png]  
![在这里插入图片描述][20190203232714145.png]  
修改定时器结构体：  
![在这里插入图片描述][20190203232726725.png]  
Timer.c:

void timer_init(struct TIMER *timer, struct FIFO32 *fifo, int data)
    void inthandler20(int *esp)
    {
        
    	……
    for (i = 0; i < timerctl.using; i++) {
        
    /*因为 timers的定时器都处于运行状态，所以不确定flags */
    		if (timerctl.timers[i]->timeout > timerctl.count) {
        
    			break;
    		}
    		/* 超时*/
    		timerctl.timers[i]->flags = TIMER_FLAGS_ALLOC;
    		fifo32_put(timerctl.timers[i]->fifo, timerctl.timers[i]->data);
    	}
    	timerctl.using -= i;
    	…….
    }

最后修改HariMain：

Char s[40]
    int fifobuf[128];
    (中略)
    		fifo32_init(&fifo, 128, fifobuf);
    	init_pit();
    	init_keyboard(&fifo, 256);
    	enable_mouse(&fifo, 512, &mdec);
    	io_out8(PIC0_IMR, 0xf8); /* 设定PIT和PIC1以及键盘为许可(11111000) */
    	io_out8(PIC1_IMR, 0xef); /* 设定鼠标为许可(11101111) */
    
    	timer = timer_alloc();
    	timer_init(timer, &fifo, 10);
    	timer_settime(timer, 1000);
    	timer2 = timer_alloc();
    	timer_init(timer2, &fifo, 3);
    	timer_settime(timer2, 300);
    	timer3 = timer_alloc();
    	timer_init(timer3, &fifo, 1);
    		timer_settime(timer3, 50);
    for (;;) {
        
    		count++;
    		io_cli();
    		if (fifo32_status(&fifo) == 0) {
        
    			io_sti();
    		} else {
        
    			i = fifo32_get(&fifo);
    			io_sti();
    			if (256 <= i && i <= 511) {
         /*键盘数据 */
    				sprintf(s, "%02X", i - 256);
    		putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 16, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 2);
    			} else if (512 <= i && i <= 767) {
         /* 鼠标数据 */
    				if (mouse_decode(&mdec, i - 512) != 0) {
        
    					/* 已经收集了3字节的数据，所以显示出来 */
    					sprintf(s, "[lcr %4d %4d]", mdec.x, mdec.y);
    					if ((mdec.btn & 0x01) != 0) {
        
    						s[1] = 'L';
    					}
    					if ((mdec.btn & 0x02) != 0) {
        
    						s[3] = 'R';
    					}
    					if ((mdec.btn & 0x04) != 0) {
        
    						s[2] = 'C';
    					}
    		putfonts8_asc_sht(sht_back, 32, 16, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 15);
    					/* 鼠标指针的移动 */
    					mx += mdec.x;
    					my += mdec.y;
    					if (mx < 0) {
        
    						mx = 0;
    					}
    					if (my < 0) {
        
    						my = 0;
    					}
    					if (mx > binfo->scrnx - 1) {
        
    						mx = binfo->scrnx - 1;
    					}
    					if (my > binfo->scrny - 1) {
        
    						my = binfo->scrny - 1;
    					}
    					sprintf(s, "(%3d, %3d)", mx, my);
    	putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 0, COL8_FFFFFF, COL8_008484, s, 10);
    					sheet_slide(sht_mouse, mx, my);
    				}
    			} else if (i == 10) {
         /* 10秒定时器 */
    	putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 64, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "10[sec]", 7);
    				sprintf(s, "%010d", count);
    	putfonts8_asc_sht(sht_win, 40, 28, COL8_000000, COL8_C6C6C6, s, 10);
    			} else if (i == 3) {
         /* 3秒定时器 */
    		putfonts8_asc_sht(sht_back, 0, 80, COL8_FFFFFF, COL8_008484, "3[sec]", 6);
    				count = 0; /* 开始测试 */
    			} else if (i == 1) {
         /* 光标用定时器 */
    				timer_init(timer3, &fifo, 0); /* 下面是设定0 */
    				boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_FFFFFF, 8, 96, 15, 111);
    				timer_settime(timer3, 50);
    				sheet_refresh(sht_back, 8, 96, 16, 112);
    			} else if (i == 0) {
         /* 光标用定时器 */
    				timer_init(timer3, &fifo, 1); /* 下面是设定1 */
    				boxfill8(buf_back, binfo->scrnx, COL8_008484, 8, 96, 15, 111);
    				timer_settime(timer3, 50);
    				sheet_refresh(sht_back, 8, 96, 16, 112);
    			}
    		}
    	}

优化完成之后与之前的对比：  
Harib10c：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
harib10g:  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
效果明显，优化达到1.85倍左右，作者在真机上测试也得到了改善的效果。这次的改善定时器处理还是一样的原理，但是在主函数里我们修改了只查询一个缓冲区，在没有修改之前我们要多次进行查询，所以这次要加速完成查询，使得“count++”在相同的时间内，执行的次数更多。

## 三、加快中断处理 ##

*  继续上次没有完成的工作，优化移位处理，定时器的settime是在中断禁止期间进行的，必须要快速完成，如果用移位操作处理多任务（多定时器）的话，时间代价会很高。在FIFO中类此处理方法是：读一个数据之后，改变下一次读数据的地址。不过这个方法不适用于定时器，因为用settime加入中断时，后面的中断必须后移，在中断禁止的情况下，有可能会让下一次读取的定时器发生错误。
 *  笔者用链表的方法让每个定时器都保存下一个定时器的地址：  
    ![在这里插入图片描述][20190203233405672.png]  
    ![在这里插入图片描述][20190203233410383.png]  
    修改定时器的中断处理程序（只改写timers\[0\]）：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
    修改timer\_settime函数:

void timer_settime(struct TIMER *timer, unsigned int timeout)
    {
        
    	int e;
    	struct TIMER *t, *s;
    	timer->timeout = timeout + timerctl.count;
    	timer->flags = TIMER_FLAGS_USING;
    	e = io_load_eflags();
    	io_cli();
    	timerctl.using++;
    	if (timerctl.using == 1) {
        
    		/* 处于运行状态的定时器只有这一个时 */
    		timerctl.t0 = timer;
    		timer->next = 0; /*没有下一个 */
    		timerctl.next = timer->timeout;/*下一次的定时器是这个*/
    		io_store_eflags(e);
    		return;
    	}
    	t = timerctl.t0;
    	if (timer->timeout <= t->timeout) {
        
    		/* 插入最前面的情况下 */
    		timerctl.t0 = timer;
    		timer->next = t; /* 下面是t */
    		timerctl.next = timer->timeout;/* 下一次的定时器是这个*/
    		io_store_eflags(e);
    		return;
    	}
    	/* 寻找插入位置 */
    	for (;;) {
        
    		s = t;
    		t = t->next;
    		if (t == 0) {
        
    			break; /* 最后面 */
    		}
    		if (timer->timeout <= t->timeout) {
        
    			/* 插入到s和t之间的时间 */
    			s->next = timer; /* s的下一个是timer */
    			timer->next = t; /* timer的下一个是t */
    			io_store_eflags(e);
    			return;
    		}

找到位置后：  
![在这里插入图片描述][20190203233503450.png]  
![在这里插入图片描述][20190203233509166.png]

}
    	/* 插入最后面的情况下 */
    	s->next = timer;
    	timer->next = 0;
    	io_store_eflags(e);
    	return;
    }

使用链表的结构之后，timers\[\]数组已经不需要了，可以直接把最前面的timers\[0\]定义为t0保留：  
![在这里插入图片描述][20190203233533850.png]  
在inthandler20和timer\_settime中改写timer\[0\]为t0。

*  **使用哨兵简化程序**  
    上面的优化去除了移位处理，但是settime函数还是很长（包含了4种可能实际上可以说成3种因为最后两种的情况可以是一样的）：  
    ![在这里插入图片描述][20190203233619118.png]  
    这次优化减少了四种情况发生的可能，相当于在最大时间处设定了一个定时器称之为“哨兵”，因为无论如何都不可能到达这个时刻0xffffffff：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]  
    如果使用需要调整的程序（一年调整一次）必须保证不改变哨兵时刻，哨兵的时刻调整：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]  
    加入哨兵之后4种情况变成两种（1,4都不会发生）：  
    ![在这里插入图片描述][20190203233648798.png]  
    修改settime：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 10]  
    精简inthandler20函数：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 11]  
    ![在这里插入图片描述][20190203233743177.png]  
    ![在这里插入图片描述][20190203233750509.png]  
    到了这一步，using就用了，我们可以用哨兵来判断有没有定时器在使用，最后精简inthandler20函数：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 12]  
    最后的效果：  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 13]

[20190203231938638.png]: /images/20220321/628ffe614be540deb9498cffbe4562ea.png
[20190203232050898.png]: /images/20220321/3b25ed41b8fe4ac28e4880ac5b68a046.png
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[20190203232141952.png]: /images/20220321/667328c8c36a48b99aa181d44871dae4.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20220321/86825a14071c4ea4a293ce8440913d8a.png
[20190203232437254.png]: /images/20220321/f54a96b3b129432294df7e983a342e34.png
[20190203232610119.png]: /images/20220321/f603869267b54e7eb7d8ab89358ad659.png
[20190203232623666.png]: /images/20220321/78131e1606bd4c6fb04287606aea54c2.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220321/4ce3264d15bb492697f0f89b0e25a887.png
[20190203232702543.png]: /images/20220321/80ae133fecb449a9ba7f4261d1e62557.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220321/8a092daebfbe41f2a5de15400ae6d11a.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]: /images/20220321/ccdc70db6d0a4782bc6f111ef5be4664.png
[20190203233405672.png]: /images/20220321/a6709e00be98458b8c27a354c29e5437.png
[20190203233410383.png]: /images/20220321/2d98bc613f7c49b9a6d1c56b4fc6141f.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20220321/8021e84479764c8983a1743d2fdd0a57.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2ODA0MzYz_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]: /images/20220321/fa371d9de8dd4639b168a51983014f89.png
[20190203233503450.png]: /images/20220321/3dc17bdae32f4344a45dcfbdd8ad9897.png
[20190203233509166.png]: /images/20220321/c767f06802af42a382a1d79024283cb3.png
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