以下のシステムディスク全般を対象とする。

フロッピーディスク
IDE (ATA) ハードディスク
ATAPI CD-ROM ドライブ
ATAPI ハードディスク
PCMCIA スロットに挿入した PC カード、ATA カード、SRAM カード、ATAPI CD-ROM カード、ATAPI ハードディスク
RAM ディスク
ROM ディスク
USB ストレージデバイス

デバイス名	デバイス
fda ～	フロッピーディスク
hda ～	IDE(ATA) ハードディスク / ATAPI CD-ROM ドライブ / ATAPI ハードディスク
pca	PC カードスロット#1
pcb	PC カードスロット#2
mda ～	RAM ディスク
rda ～	ROM ディスク
uda ～	USB ストレージデバイス

FD / HD 制御用に CTLfd の特殊デバイスをサポートする。
nowait モードはサポートしていないため、無視する。
サブユニットは以下のデバイスでのみサポートする。
IDE(ATA) ハードディスク、ATA カード、CD-ROM、ATAPI ハードディスク、USB ストレージデバイス
サブユニットは最大 4 個

5.2 固有機能

PC カードのサポート
区画のサポート
取り外し可能ディスクの挿入 / 排出の事象通知のサポート
ブート可能 CD-ROM のサポート
物理フォーマットのサポート

論理フォーマットはアプリケーション (format コマンド等)で行う。

5.4 属性データ ( `CTLfd` 以外)

CTLfd 以外のデバイスでは以下の属性データをサポートする。

R	読み込みのみ可
W	書き込みのみ可
RW	読み込み / 書き込み可

/* ディスク属性データ番号 */
typedef enum {
    /* 共通属性 */
    DN_DISKEVENT    = DN_EVENT,
    DN_DISKINFO     = DN_DISKINFO,
    /* 個別属性 */
    DN_DISKFORMAT   = -100,
    DN_DISKINIT     = -101,
    DN_DISKCMD      = -102,
    DN_DISKMEMADR   = -103,
    DN_DISKPARTINFO = -104,
    DN_DISKCHSINFO  = -105,
    DN_DISKIDINFO   = -106
} DiskDataNo;

DN_DISKEVENT :

事象通知用メッセージバッファ ID (RW)

data :: ID

事象通知用メッセージバッファID を設定、または取り出す。

DN_DISKINFO :

ディスク情報 (R)

data :: DiskInfo

typedef struct {
    DiskFormat format;         /* フォーマット形式 */
    Bool       protect:1;      /* プロテクト状態 */
    Bool       removable:1;    /* 取り外し可否 */
    UW         rsv:30;         /* 予約 (0) */
    W          blocksize;      /* ブロックバイト数 */
    W          blockcont;      /* 総ブロック数 */
} DiskInfo;

`format`	フォーマット形式
`protect`	ハード的に書き込みが禁止されている状態
`removable`	取り外し可否
`blocksize`	物理ブロックサイズ(バイト数) 通常は、512 バイト
`blockcont`	総ブロック数サブユニットの時は、その区画の総ブロック数

ディスク情報を取り出す。

DN_DISKFORMAT :

ディスクフォーマット (W)

data :: DiskFormat

typedef enum {
    DiskFmt_MEMINIT = -2,   /* メモリーディスク初期化 */
    DiskFmt_MEM     = -1,   /* メモリーディスク */
    DiskFmt_STD     = 0,    /* 標準 */
    DiskFmt_2DD     = 1,    /* 2DD 720KB */
    DiskFmt_2HD     = 2,    /* 2HD 1.44MB */
    DiskFmt_VHD     = 3,    /* フロプチカル 20MB */
    DiskFmt_CDROM   = 4,    /* CD-ROM 640MB */
    DiskFmt_2HD12   = 0x12  /* 2HD 1.2MB */
} DiskFormat;

正しいフォーマット種別を書き込むことにより物理フォーマットを開始する。

RAM ディスクの場合は、全ブロックを一定の値で埋め、ディスク上の情報を完全に消す。

このコマンドはデバイスによってはサブユニットに対しては、使用できない場合もある。

物理デバイスのフォーマット後は、サブユニットが存在しなくなるので、ディスク初期化が行われてサブユニットが再登録されるまでサブユニットに対する処理要求はエラーとなる。

DiskFmt_MEMINIT は、RAM ディスクのサイズを変更するための特殊な指定であり、以下のデータを直後に追加して指定することにより、指定したサイズの RAM ディスクとして初期化を行う。ブロックバイト数は、512 ～ 8192 で、512 の倍数でなくてはいけない。

  W   blocksize;  /* ブロックバイト数 */
  W   blockcont;  /* 総ブロック数 */

DN_DISKINIT :

ディスク初期化 (W)

data :: DiskInit

typedef enum {
    DISKINIT = 1,
} DiskInit;

DISKINIT の書き込みにより、指定したデバイスのリセットを行いデバイスを再登録する。ディスクに区画が存在する場合は、区画情報を読み込み、区画ごとにサブユニットとして登録する。通常、このコマンドはディスクの区画情報を変更した時に使用する。

このコマンドをサブユニットに対しては使用した場合は何もしない。

DN_DISKCMD :

ディスクコマンド (W)

data :: DiskCmd

typedef struct {
    B   clen;       /* ATAPI コマンド長さ + R/W フラグ */
    UB  cdb[12];    /* ATAPI コマンド */
    W   dlen;       /* データ長さ */
    UB  *data;      /* データアドレス */
} DiskCmd;

書き込まれた ATAPI コマンドを実行する。ATAPI コマンド長さは 12 バイト固定であり、clen が 12 のときは読み込みコマンド、12 + 0x80 のときは書き込みコマンドであることを示す。

DN_DISKMEMADR :

ディスク領域先頭アドレス (R)

data :: VP

ディスクとして使用するメモリの先頭アドレス(論理アドレス)を取り出す。
このアドレスから、DiskInfo で得られるディスク容量 ( blocksize * blockcont バイト ) 分の連続した物理メモリー空間がディスクとして使用されるメモリである。
任意にアクセスできるのは、デバイスをオープン ( DC_OPEN ) しているときのみである。デバイスをクローズ ( DC_CLOSE / DC_CLOSEALL ) した後にはアクセスしてはいけない。また、一旦クローズし、再度オープンした場合には、ディスク領域の先頭アドレスも再度取り出し、そのアドレスを使用してアクセスしなければいけない。

メモリへの直接アクセスを許さないデバイスの時は、 ER_NOSPT のエラーとなる。

DN_DISKPARTINFO :

ディスク区画情報 (R)

data :: DiskPartInfo

typedef enum {      /* ディスクシステム ID      */
    DSID_NONE       = 0x00,
    DSID_DOS1       = 0x01,
    DSID_BTRON_X    = 0x03,     /* XENIX */
    DSID_DOS2       = 0x04,
    DSID_DOSE       = 0x05,
    DSID_DOS3       = 0x06,
    DSID_HPFS       = 0x07,
    DSID_FS         = 0x08,
    DSID_AIX        = 0x09,
    DSID_OS2        = 0x0A,
    DSID_WIN95      = 0x0B,
    DSID_WIN95L     = 0x0C,
    DSID_DOS3L      = 0x0E,
    DSID_DOS3E      = 0x0F,
    DSID_BTRON      = 0x13,
    DSID_VENIX      = 0x40,
    DSID_CPM1       = 0x52,
    DSID_UNIX       = 0x63,
    DSID_NOVELL1    = 0x64,
    DSID_NOVELL2    = 0x65,
    DSID_PCIX       = 0x75,
    DSID_MINIX1     = 0x80,
    DSID_MINIX2     = 0x81,
    DSID_LINUX1     = 0x82,
    DSID_LINUX2     = 0x83,
    DSID_AMOEBA     = 0x93,
    DSID_BSDI       = 0x9F,
    DSID_386BSD     = 0xA5,
    DSID_CPM2       = 0xDB,
    DSID_DOSSEC     = 0xF2
} DiskSystemId;

typedef struct {
    DiskSystemId    systemid;   /* システム ID  */
    W               startblock; /* 開始ブロック番号 */
    W               endblock;   /* 終了ブロック番号 */
} DiskPartInfo;

`systemid`	区画のシステム ID
`startblock`	区画の先頭の絶対ブロック番号
`endblock`	区画の最後の絶対ブロック番号
	`= startblock + DiskInfo.blockcont - 1`

サブユニットの区画の情報を取り出す。
物理デバイスを指定した場合はエラーとなる。

DN_DISKCHSINFO :

ディスク CHS 情報 (R)

data :
DiskCHSInfo

typedef struct {
    W   cylinder;   /* 総シリンダ数 */
    W   head;       /* シリンダ当たりのヘッド数 */
    W   sector;     /* ヘッド当たりのセクタ数 */
} DiskCHSInfo;

ディスクのシリンダ(C)、ヘッド(H)、セクタ(S) 情報を取り出す。

フロッピーディスクのときは、シリンダはトラックを意味する。 RAM ディスクのときは、C = 1, H = 1, S = 総ブロック数となる。

通常は、C * H * S = DiskInfo.blockcont となるが、C、H、S の値のの制限により、C * H * S < DiskInfo.blockcont となる場合もある。

DN_DISKIDINFO :

ディスク識別情報 (R)

data :: UB[]

ディスクの識別情報を取り出す。内容はディスクの種類に依存する。

IDE、および ATA ディスクのときは、ディスクからの IDENTIFY コマンドで得られたデータを以下の順 ( H 単位 ) で並べた 48 H ( 96 バイト)のデータとなる。

位置	元の位置	内容
0:	[ 0]	General configuration bit
1:	[ 1]	Number of logical cylinders
2:	[49]	Capabilities
3:	[ 3]	Number of logical heads
4:	[80]	Major version numbe
5:	[53]	7-0:Validity 12: DMA support, 15: MSN support
6:	[ 6]	Number of logical sectors per logical track
7:	[54]	Number of current logical cylinders
8:	[55]	Number of current logical heads
9:	[56]	Number of current logical sectors per track
10-19:	[10-19]	Serial number (20 ASCII characters)
20-21:	[60-61]	Total number of user addressable sectors
22:	[63,88]	7-0: Multiword DMA Mode Supported 15-8: Ultra DMA Mode Supported
23-26:	[23-26]	Firmware revision (8 ASCII characters)
27-46:	[27-46]	Model number (40 ASCII characters)
47:	[47]	Maximum number of sectors on R/W MULTIPLE cmds

5.5 属性データ ( `CTLfd` のみ)

CTLfd のデバイスでは以下の属性データをサポートする。

R	読み込みのみ可
W	書き込みのみ可
RW	読み込み / 書き込み可

/* FD / HD 制御特殊デバイス属性データ番号 */
typedef enum {
    DN_FDCHKPERIOD  = -200,
    DN_FDCHKREQ     = -201,
    DN_FDSPEC       = -210,
    DN_HDSPEC       = -310
} CtlFdDataNo;

DN_FDCHKPERIOD :

FD 挿入チェック周期 (RW)

data :: W period

FD 挿入チェック周期を設定、または取り出す。

period > 0 : period ミリ秒周期で FD の挿入チェックを行う

period <= 0 : 周期的な FD の挿入チェックは行わない

DN_FDCHKREQ :

FD 挿入チェック要求 (W)

data :: W req

FD 挿入チェックを要求する。

req = 1 : 1 回だけ FD 挿入チェックを行う

req = 2 : FD が挿入されるまで FD 挿入チェックを行う

req = 0 : req = 2 で指定した FD 挿入チェックをやめる

req < 0 : FD を排出したものとする(強制排出要求)

DN_FDSPEC :

FD 仕様 (RW)

data :: W spec

FD 仕様を設定、または取り出す。
spec = xxxN 3xxx RSDD

N : FD ドライブなし

3 : 3 モード ( 2HD 1.2 M ) サポート

R : FD 交換状態を反転

S : データレートを DRR に設定

D : 2DD データレート設定 ( 0 ～ 3 )

DN_HDSPEC :

HD 仕様 (RW)

data :: W spec

HD 仕様を設定、または取り出す。
spec = xExx xxxx xxxx xxNI xxxx xxxx DDDD dddd

d : DMA 使用 (hdd, c, b, a の順にビット対応)

D : DMA 使用可 (hdd, c, b, a の順にビット対応)

I : HD / CD-ROM 挿入自動チェック

N : HD / CD-ROM 自動イジェクト禁止

E : HD EBIOS サポート

5.6 固有データ

CTLfd のデバイスでは固有データはサポートされない。
CTLfd 以外のデバイスでは以下の固有データをサポートする。

データ番号 ( 0 ～ )	:ディスクのブロック番号
データ数	:読み込み / 書き込みのブロック数

物理デバイス ( ユニット ) の場合、ブロック番号は物理的なブロック番号に一致するが、論理デバイス ( サブユニット ) の場合、ブロック番号はパーティション内の相対的なブロック番号 ( 0 ～ ) になる。

5.7 事象通知

typedef struct {
    DevEvtKind  kind;      /* 事象種別 */
    ID         devid;      /* デバイス ID */
    VW          info;      /* 付加情報 */
} DiskEvt;

kind:   DE_MOUNT            ディスク/カードの挿入
        DE_EJECT            ディスク/カードの排出
        DE_ILLEJECT         ディスク/カードの不正排出
        DE_ILLMOUNT         ディスク/カードの不正挿入
        DE_REMOUNT          ディスク/カードの再挿入
        DE_CARDBATLOW       カードのバッテリ残量警告
        DE_CARDBATFAIL      カードのバッテリ残量なし

ディスクの挿入、排出、および、PC カードのバッテリ残量警告、残量なしの事象を通知する。

DE_ILEJECT はディスクのオープン中に不正に排出されたことを通知する。

DE_ILLMOUNT は、不正排出のあとに、再挿入されたディスクが排出されたディスクと異なっていることを通知する。

DE_REMOUNT は、不正排出のあとに、再挿入されたディスクが排出されたディスク同じであり、正常状態に戻ったことを通知する。

info は、イベントが発生した時点の物理ユニットおよびサブユニットのオープン状態をビット対応で示す。

(info & (1 << N)) != 0 の時、
    物理ユニットまたはサブユニット N はオープンされている。
     ここで、N = 0    物理ユニット(例：pca)
               = 1 ～ サブユニット(例：pca0～)

DE_MOUNT、および DE_EJECT の時は、何もオープンされていないため、info は常に 0 となる。

事象通知は物理ユニットに対してのみ行なわれ、サブユニットに対しては行なわれない。

事象通知の応答速度はドライバ依存とする。

5.8 エラーコード

デバイスドライバ共通仕様を参照のこと。

I/O エラーの詳細コードは以下の通り。

クラス	詳細コード
`EC_IO`	`0`	アボートした
`EC_IO`	`1`	割り込みタイムアウト
`EC_IO`	`2`	メディアエラー
`EC_IO`	`3`	ハードエラー
`EC_IO`	`0x10`	コマンドビジーエラー
`EC_IO`	`0x11`	データビジーエラー
`EC_IO`	`0x12`	ノットレディエラー
`EC_IO`	`0x8*`	FD 操作エラー
	`0x80`	ステータスエラー
	`0x81`	リキャリブレートエラー
	`0x82`	シークエラー
	`0x83`	シリンダ番号エラー
	`0x84`	アドレスマーク不在エラー
	`0x85`	データ不在エラー
	`0x86`	シリンダ不在エラー
	`0x87`	オーバーランエラー
	`0x88`	CRC エラー
`EC_IO`	`0x8***`	IDE(ATA) / ATAPI ディスク操作エラー

ATA :

1000 0000 SSSS SSSS
S : エラー状態 = DF UNC MC IDNF MCR ABRT TK0 AMNF

ATAPI :

1QQQ KKKK CCCC CCCC

K: : Sense Key (SK) != 0
C: : Additional Sense Code (ASC)
Q: : Additional Sense Code Qualifier (ASCQ)

5.9 区画情報

ATA 仕様に従い、先頭のディスクブロック ( マスターブートレコード ) に以下の区画情報が入っているものとする。

typedef struct {
    UB  BootInd;    /* ブートインジケータ */
    UB  StartHead;  /* 開始ヘッド番号 */
    UB  StartSec;   /* 開始セクタ番号 */
    UB  StartCyl;   /* 開始シリンダ番号 */
    UB  SysInd;     /* システムインジケータ */
    UB  EndHead;    /* 終了ヘッド番号 */
    UB  EndSec;     /* 終了セクタ番号 */
    UB  EndCyl;     /* 終了シリンダ番号 */
    UW  StartBlock; /* 相対開始セクタ番号(*) */
    UW  BlockCnt;   /* セクタ数(*) */
} PartInfo;

typedef struct {
    UB  BootCode[446];  /* ブート用コード */
    PartInfo Part[4];   /* パーティション情報 */
    UH  Sign;           /* 署名 = 0xAAx55 */
} MasterBoot;

2 バイト以上のデータは、リトルエンディアン形式。
システムインジケータは、ディスク区画情報の DiskSystemId となる。
区画としては、シリンダ/ヘッド/セクタ番号は無視し、(*) の情報のみを使用する。
Part[].StartBlock はワード境界とならないため、マシンによっては注意が必要となる。

5.10 インプリメント依存事項 (PC/AT 版)

5.10.1 サポートしているデバイス

実際にサポートしているデバイスは、以下の通り。

IDE ( ATA ) ディスク、ATAPI CD-ROM、ATAPI ハードディスク :

以下の最大 4 個のうち、実装されているもの。

デバイス名	物理的位置/接続
`hda`	IDE Primary - Master
`hdb`	IDE Primary - Slave
`hdc`	IDE Secondary - Master
`hdd`	IDE Secondary - Slave

PC カード :

以下の最大 2 個のうち、実装されているもの。

デバイス名	物理的位置/接続
`pca`	PC カードスロット#1
`pcb`	PC カードスロット#2

サポートしている PC カード :

ATA / SRAM カード	: 汎用 (機種限定なし)
ATAPI CD-ROM	: 以下の 2 機種のみ Panasonic CD-ROM KXL-808AN Sony VAIO 用 PCGA-CD5
ATAPI ハードディスクカード	: 汎用
FD カード	: 以下のみ Toshiba Librette 用 FD ドライブ FDDPCCM1

FD カードは、pca(b) のデバイス名ではなく、 fda(b) のデバイス名となる。

FD :

最大 2 ドライブで、2 ドライブ未満の時は、PC カードの FD ドライブを 1 つサポートする。

デバイス名	物理的位置/接続
	ケース 1	ケース 2	ケース 3
`fda`	FD カード	本体 #1	本体 #1
`fdb`	-	FD カード	本体 #2

RAM ディスク :

DEVCONF ファイルに "RAMDISK" のエントリがあるときのみ、 mda がサポートされる。

ROM ディスク :

未サポート

USB ストレージデバイス :

最大 4 個まで、接続された順番に、uda ～ udd のデバイス名を割り当てる。USB storage device class の仕様に準拠した、フロッピーディスク、CD-ROM、カードリーダ/ライタなどをサポートする。

5.10.2 DEVCONF ファイルの関連するエントリ

FdChkPeriod 周期 (msec): CTLfd の DN_FDCHKPERIOD の初期値となる。[デフォールト: 0]
FdSpec FD 仕様: CTLfd の DN_FDSPEC の初期値となる。[デフォールト: 0]
HdSpec HD 仕様: CTLfd の DN_HDSPEC の初期値となる。[デフォールト: 0]
DiskChkPeriod 周期 (msec): FD 以外のイジェクト可能ディスク ( CD-ROM も含む ) のチェック周期
[デフォールト: 3000]
RAMDISK バイトサイズ: RAM ディスク ( mda ) の指定。
バイトサイズが 0 またはなしのときは、空の RAM ディスクとなる。
[デフォールト: RAM ディスクなし]

5.10.3 マスターブートレコードのアクセス機能

IDE ( ATA ) ディスクに対しては、マスターブートレコードのアクセスのための特殊機能が用意されている ( 物理ユニットのみ )。

属性レコード番号: -999999 (R)

data :: UW magic; MasterBoot mboot

magic = CH4toW('M','B','R','R') : マスターブートレコードの読み込み
        CH4toW('M','B','R','W') : マスターブートレコードの書き込み
                                ( 読み込み処理で書き込む )

マスターブートレコードの書き込みにより、使用中の区画が変更された場合の動作は保証しない。

5.10.4 区画(サブユニット)に関して

IDE ( ATA ) ディスクに対しては、区画情報の動的変更に対応するため、常に 4 つの区画(サブユニット)が登録され、空の区画に対してオープンした場合は、ER_NOMDA のエラーとなる。

CD-ROM のときは、以下のように区画 ( サブユニット ) を固定的に割り当てる。区画 2 と 3 は、存在しない場合もある。

区画 1	CD-ROM 全体 ( 物理ユニットと同じ )
区画 2	ブートレコード (2HD FD ブートイメージ)
区画 3	BTRON ボリューム区画

ブートレコードは、"El Torito" 仕様で規定された形式
TRON ボリューム区画は、BTRON で独自に規定した形式
(include/kernel/cdrom_b.h 参照)

5.10.5 CHS 情報に関して

CHS 情報は基本的に BIOS の設定と一致する情報を戻すようにしているため、一般に CHS から計算した全体容量は、本来のディスク全体の容量より小さくなる。

シリンダ(C)	最大 1023
ヘッド(H)	最大 255
セクタ(S)	最大 63

C は最大 1024 であるが、通常は最終シリンダは使用しない。
H は最大 256 であるが、通常は 255 としている。

CHS 情報は以下のように決定しており、できるだけ BIOS の設定と一致するようにしているが、場合によっては一致しないこともある。

物理 CHS 情報から、上記制限に入るような CHS 情報を以下の方式で計算する ( pC, pH, pS : 物理 CHS 情報)。

T = pC * pH * pS; C = pC; H = pH; S = pS;
while (C > 1024) {C >>= 1; H <<= 1;}
if (S > 63) S = 63;
if (H > 255) H = 255;
C = T / H / S;
if (C > 1023) C = 1023;

区画が設定済みのときは、区画情報から CHS 情報を計算する。

S = 区画の終了セクタ;
H = 区画の終了ヘッド + 1;
C = T / H / S - 1;

BIOS で設定している CHS 情報のうち、H, S が一致し、C が -4 ～ +1 の範囲に入っていれば、BIOS 設定の C を適用する。

通常、BIOS では、最終シリンダを使用しないようにしているが、最後の 2～シリンダを使用しないようなケースもあるため。

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Chapter 5 System Disk

5.1 対象デバイス