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Implementação UHCI para
           Memtest86+

Aluno: Rômulo Jales
Orientador: Sérgio Campello

     Departamento de Sistemas Computacionais
                    UPE-POLI
                Dezembro - 2009
O que é Memtest86+?
●   Software Livre para teste de memória RAM
    para computadores de arquitetura x86 (IA-32)
●   Não executa sob um sistema operacional
    ●   Também não é um sistema operacional
    ●   Auto-contido
O que é Memtest86+?
●   Vantagens
    ●   Baixo Custo
    ●   Teste de stress
    ●   Monitoração e controle remoto
●   Desvantagens
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Monitoração e controle remoto do
Memtest86+
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●   Via RS232
RS232
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USB – Universal Serial Bus
    Criada para:
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    as portas e padrões de comunicação
Por que usar USB no lugar da
RS232?
●   Possibilidade de usar outras interfaces
    ●   Bluetooth
    ●   Ethernet
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●   Onipresente nos computadores pessoais atuais
Sistemas USB
●   Dispositivos
    ●   Até 127
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    ●   Apenas um...
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USB & Memtest86+
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●   Memtest86+ não oferece USB
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    ●   Oferece infraestrutura de acesso a hardware
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●   Implementar a pilha USB do hospedeiro!
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                 Aplicação




            Interface de Hardware
 Software


 Hardware

                 Hardware
Para usar a USB
1.Inicializar a interface de hardware
2.Inicializar dispositivo
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Hospedeiro



  Entidade responsável pela comunicação entre
       um dispositivo USB e o computador
                  (hospedeiro).
Interface Hardware de Hospedeiro
USB
●   UHCI – Universal Host Controller Interface
    ●   USB 1.1
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    ●   Fechado
●   OHCI – Open Host Controller Interface
    ●   USB 1.1
    ●   Microsoft, HP, NI
    ●   Aberto
Interface Hardware de Hospedeiro
USB
●   EHCI
    ●   USB 2.0
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●   WUSB
    ●   Wireless USB


    E o escolhido é o... UHCI!
Por que UHCI?
●   O meu computador tem UHCI.

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●   A comunidade recomenda UHCI.
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●   Um hardware!
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●   Um controlador de Hospedeiro USB
Usando o UHCI
●   Encontrar o controlador UHCI no barramento
    PCI
●   “Resetar” o controlador UHCI
●   “Resetar” portas do controlador (são sempre
    duas)
●   Instalar escalonador
●   Iniciar o controlador UHCI
PCI & UHCI
●   Percorrer o espaço de configuração da PCI
    ●   No campo Classe: 0x0C
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    ●   Obter o valor do campo endereço base 4
Controlando o UHCI
●   O endereço base (EBASE) é o inicio da região
    de memória do hospedeiro para o controle do
    UHCI.
●   Desse endereço é feito o controle:
●
Registrador    Mnemônico          Descrição

EBASE + 0x00    USBCMD      Registrador de comando

EBASE + 0x02    USBSTS        Registrador de estado

EBASE + 0x04    USBINTR    Registrador de interrupções

EBASE + 0x06    FRNUM          Número do quadro

                            Endereço base da lista de
EBASE + 0x08   FRBASEADD
                                   quadros
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EBASE + 0x0C    SOFMOD
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Escalonador
●   Missão:
    ●   Gerenciar o acesso ao barramento
●   O que é?
    ●   Uma fila de estruturas de dados
        –   TD e QH
●   Coordenar os quatro tipos de transmissão USB:
    ●   Isócrona
    ●   Interrupção
    ●   Controle
    ●   Massivo
Estruturas de Dados
●   TD
    ●   Contém o pacote a ser transmitido
●   QH
    ●   Organiza os elementos a serem transferidos
●   A prioridade é organizada pelo valor contido no
    campo “Próximo elemento”
Resultados
Resultados
●   Comunicação entre o controlador e o
    dispositivo sofre timeout.
    ●   Campo de status do TD
●   Possíveis causas:
    ●   Endereçamento errado?
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    ●   Sobre-escrita de região de memória?
    ●   Implementação do UHCI do QEMU tem problemas?
Conclusões
●   USB é uma boa alternativa para substituir
    RS232
●   A implementação não é tão simples quanto
    aparentava ser.
Trabalhos Futuros
●   Terminar a pilha USB para o Memtest86+
    ●   Drivers e aplicação
●   Corrigir o erro do timeout
    ●   Verificando as hipóteses levantadas
●   Implementar outros controladores
    ●   Utilizando como base o código gerado
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Implementação UHCI para Memtest86+

  • 1. Implementação UHCI para Memtest86+ Aluno: Rômulo Jales Orientador: Sérgio Campello Departamento de Sistemas Computacionais UPE-POLI Dezembro - 2009
  • 2. O que é Memtest86+? ● Software Livre para teste de memória RAM para computadores de arquitetura x86 (IA-32) ● Não executa sob um sistema operacional ● Também não é um sistema operacional ● Auto-contido
  • 3. O que é Memtest86+? ● Vantagens ● Baixo Custo ● Teste de stress ● Monitoração e controle remoto ● Desvantagens ● Não testa ao nível eletrônico ● Suporte
  • 4.
  • 5. Monitoração e controle remoto do Memtest86+ ● Barateamento de custos de manutenção ● Via RS232
  • 7. Mas cadê a porta da RS232?
  • 8. USB – Universal Serial Bus Criada para: ● Substituir ● Simplificar ● Universalizar as portas e padrões de comunicação
  • 9. Por que usar USB no lugar da RS232? ● Possibilidade de usar outras interfaces ● Bluetooth ● Ethernet ● Serial RS-232 (!) ● Onipresente nos computadores pessoais atuais
  • 10. Sistemas USB ● Dispositivos ● Até 127 ● Conectores ● Cabos ● Hubs ● Portas ● Hospedeiros ● Apenas um...
  • 13. USB & Memtest86+ ● Memtest86+ não oferece USB ● Mas... ● Oferece infraestrutura de acesso a hardware – Biblioteca em linguagem C ● “boota” o computador ● Ler teclado ● Escreve no monitor ● Implementar a pilha USB do hospedeiro!
  • 14. Pilha USB do hospedeiro Aplicação Interface de Hardware Software Hardware Hardware
  • 15. Para usar a USB 1.Inicializar a interface de hardware 2.Inicializar dispositivo 3.Aplicação usar o dispositivo
  • 16. Interface de Hardware do Hospedeiro Entidade responsável pela comunicação entre um dispositivo USB e o computador (hospedeiro).
  • 17. Interface Hardware de Hospedeiro USB ● UHCI – Universal Host Controller Interface ● USB 1.1 ● Intel & VIA ● Fechado ● OHCI – Open Host Controller Interface ● USB 1.1 ● Microsoft, HP, NI ● Aberto
  • 18. Interface Hardware de Hospedeiro USB ● EHCI ● USB 2.0 ● XHCI ● USB 3.0 ● WUSB ● Wireless USB E o escolhido é o... UHCI!
  • 19. Por que UHCI? ● O meu computador tem UHCI. ● O QEMU implementa UHCI. ● A comunidade recomenda UHCI.
  • 20. O que é realmente UHCI? ● Um hardware! ● Dispositivo PCI autoconfigurável ● Um controlador de Hospedeiro USB
  • 21. Usando o UHCI ● Encontrar o controlador UHCI no barramento PCI ● “Resetar” o controlador UHCI ● “Resetar” portas do controlador (são sempre duas) ● Instalar escalonador ● Iniciar o controlador UHCI
  • 22. PCI & UHCI ● Percorrer o espaço de configuração da PCI ● No campo Classe: 0x0C – Interfaces seriais ● No campo sub-classe: 0x03 – USB ● No campo controlador: 0x00 0x01 → OHCI 0x20 → EHCI – UHCI ● Obter o valor do campo endereço base 4
  • 23. Controlando o UHCI ● O endereço base (EBASE) é o inicio da região de memória do hospedeiro para o controle do UHCI. ● Desse endereço é feito o controle: ●
  • 24. Registrador Mnemônico Descrição EBASE + 0x00 USBCMD Registrador de comando EBASE + 0x02 USBSTS Registrador de estado EBASE + 0x04 USBINTR Registrador de interrupções EBASE + 0x06 FRNUM Número do quadro Endereço base da lista de EBASE + 0x08 FRBASEADD quadros Modificador do iniciador de EBASE + 0x0C SOFMOD quadros EBASE + 0x10 PORTSRC1 Registrador da porta 1 EBASE + 0x12 PORTSRC2 Registrador da porta 2
  • 25. Escalonador ● Missão: ● Gerenciar o acesso ao barramento ● O que é? ● Uma fila de estruturas de dados – TD e QH ● Coordenar os quatro tipos de transmissão USB: ● Isócrona ● Interrupção ● Controle ● Massivo
  • 26. Estruturas de Dados ● TD ● Contém o pacote a ser transmitido ● QH ● Organiza os elementos a serem transferidos ● A prioridade é organizada pelo valor contido no campo “Próximo elemento”
  • 28. Resultados ● Comunicação entre o controlador e o dispositivo sofre timeout. ● Campo de status do TD ● Possíveis causas: ● Endereçamento errado? ● Falha na configuração do UHCI? ● Sobre-escrita de região de memória? ● Implementação do UHCI do QEMU tem problemas?
  • 29. Conclusões ● USB é uma boa alternativa para substituir RS232 ● A implementação não é tão simples quanto aparentava ser.
  • 30. Trabalhos Futuros ● Terminar a pilha USB para o Memtest86+ ● Drivers e aplicação ● Corrigir o erro do timeout ● Verificando as hipóteses levantadas ● Implementar outros controladores ● Utilizando como base o código gerado