home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Amiga Plus 2002 #11 / Amiga Plus CD - 2002 - No. 11.iso / Tools / Freeware / BasiliskII-1.0 / TECH < prev    next >
Encoding:
Text File  |  2002-09-06  |  32.4 KB  |  608 lines

  1. BASILISK II TECHNICAL MANUAL
  2. ============================
  3.  
  4. 0. Table of Contents
  5. --------------------
  6.  
  7.   1. Introduction
  8.   2. Modes of operation
  9.   3. Memory access
  10.   4. Calling native routines from 68k mode and vice-versa
  11.   5. Interrupts
  12.   6. Parts of Basilisk II
  13.   7. Porting Basilisk II
  14.  
  15. 1. Introduction
  16. ---------------
  17.  
  18. Basilisk II can emulate two kind of Macs, depending on the ROM being used:
  19.  
  20.   1. A Mac Classic
  21.   2. A Mac II series computer ("Mac II series" here means all 68020/30/40
  22.      based Macs with 32-bit clean ROMs (this excludes the original Mac II,
  23.      the IIx/IIcx and the SE/030), except PowerBooks; in the following,
  24.      "Mac II" is used as an abbreviation of "Mac II series computer", as
  25.      defined above)
  26.  
  27. More precisely spoken, MacOS under Basilisk II behaves like on a Mac Classic
  28. or Mac II because, apart from the CPU, the RAM and the ROM, absolutely no Mac
  29. hardware is emulated. Rather, Basilisk II provides replacements (usually in
  30. the form of MacOS drivers) for the parts of MacOS that access hardware. As
  31. there are practically no Mac applications that access hardware directly (this
  32. is also due to the fact that the hardware of different Mac models is sometimes
  33. as different as, say, the hardware of an Atari ST and an Amiga 500), both the
  34. compatibility and speed of this approach are very high.
  35.  
  36. 2. Modes of operation
  37. ---------------------
  38.  
  39. Basilisk II is designed to run on many different hardware platforms and on
  40. many different operating systems. To provide optimal performance under all
  41. environments, it can run in four different modes, depending on the features
  42. of the underlying environment (the modes are selected with the REAL_ADDRESSING,
  43. DIRECT_ADDRESSING and EMULATED_68K defines in "sysdeps.h"):
  44.  
  45. 1. Emulated CPU, "virtual" addressing (EMULATED_68K = 1, REAL_ADDRESSING = 0):
  46.    This mode is designed for non-68k or little-endian systems or systems that
  47.    don't allow accessing RAM at 0x0000..0x1fff. This is also the only mode
  48.    that allows 24-bit addressing, and thus the only mode that allows Mac
  49.    Classic emulation. The 68k processor is emulated with the UAE CPU engine
  50.    and two memory areas are allocated for Mac RAM and ROM. The memory map
  51.    seen by the emulated CPU and the host CPU are different. Mac RAM starts at
  52.    address 0 for the emulated 68k, but it may start at a different address for
  53.    the host CPU.
  54.  
  55.    In order to handle the particularities of each memory area (RAM, ROM and
  56.    Frame Buffer), the address space of the emulated 68k is broken down into
  57.    banks. Each bank is associated with a series of pointers to specific
  58.    memory access functions that carry out the necessary operations (e.g.
  59.    byte-swapping, catching illegal writes to memory). A generic memory access
  60.    function, get_long() for example, goes through the table of memory banks
  61.    (mem_banks) and fetches the appropriate specific memory access fonction,
  62.    lget() in our example. This slows down the emulator, of course.
  63.  
  64. 2. Emulated CPU, "direct" addressing (EMULATED_68K = 1, DIRECT_ADDRESSING = 1):
  65.    As in the virtual addressing mode, the 68k processor is emulated with the
  66.    UAE CPU engine and two memory areas are set up for RAM and ROM. Mac RAM
  67.    starts at address 0 for the emulated 68k, but it may start at a different
  68.    address for the host CPU. Besides, the virtual memory areas seen by the
  69.    emulated 68k are separated by exactly the same amount of bytes as the
  70.    corresponding memory areas allocated on the host CPU. This means that
  71.    address translation simply implies the addition of a constant offset
  72.    (MEMBaseDiff). Therefore, the memory banks are no longer used and the
  73.    memory access functions are replaced by inline memory accesses.
  74.  
  75. 3. Emulated CPU, "real" addressing (EMULATED_68K = 1, REAL_ADDRESSING = 1):
  76.    This mode is intended for non-68k systems that do allow access to RAM
  77.    at 0x0000..0x1fff. As in the virtual addressing mode, the 68k processor
  78.    is emulated with the UAE CPU engine and two areas are allocated for RAM
  79.    and ROM but the emulated CPU lives in the same address space as the host
  80.    CPU. This means that if something is located at a certain address for
  81.    the 68k, it is located at the exact same address for the host CPU. Mac
  82.    addresses and host addresses are the same. The memory accesses of the CPU
  83.    emulation still go through access functions but the address translation
  84.    is no longer needed. The memory access functions are replaced by direct,
  85.    inlined memory accesses, making for the fastest possible speed of the
  86.    emulator. On little-endian systems, byte-swapping is still required, of
  87.    course.
  88.  
  89.    A usual consequence of the real addressing mode is that the Mac RAM doesn't
  90.    any longer begin at address 0 for the Mac and that the Mac ROM also is not
  91.    located where it usually is on a real Mac. But as the Mac ROM is relocatable
  92.    and the available RAM is defined for MacOS by the start of the system zone
  93.    (which is relocated to the start of the allocated RAM area) and the MemTop
  94.    variable (which is also set correctly) this is not a problem. There is,
  95.    however, one RAM area that must lie in a certain address range. This area
  96.    contains the Mac "Low Memory Globals" which (on a Mac II) are located at
  97.    0x0000..0x1fff and which cannot be moved to a different address range.
  98.    The Low Memory Globals constitute of many important MacOS and application
  99.    global variables (e.g. the above mentioned "MemTop" variable which is
  100.    located at 0x0108). For the real addressing mode to work, the host CPU
  101.    needs access to 0x0000..0x1fff. Under most operating systems, this is a
  102.    big problem. On some systems, patches (like PrepareEmul on the Amiga or
  103.    the sheep_driver under BeOS) can be installed to "open up" this area. On
  104.    other systems, it might be possible to use access exception handlers to
  105.    emulate accesses to this area. But if the Low Memory Globals area cannot
  106.    be made available, using the real addressing mode is not possible.
  107.    
  108.    Note: currently, real addressing mode is known to work only on AmigaOS,
  109.    NetBSD/m68k, and Linux/i386.
  110.  
  111. 4. Native CPU (EMULATED_68K = 0, this also requires REAL_ADDRESSING = 1)
  112.    This mode is designed for systems that use a 68k (68020 or better) processor
  113.    as host CPU and is the technically most difficult mode to handle. The Mac
  114.    CPU is no longer emulated (the UAE CPU emulation is not needed) but MacOS
  115.    and Mac applications run natively on the existing 68k CPU. This means that
  116.    the emulator has its maximum possible speed (very close to that of a real
  117.    Mac with the same CPU). As there is no control over the memory accesses of
  118.    the CPU, real addressing mode is implied, and so the Low Memory area must
  119.    be accessible (an MMU might be used to set up different address spaces for
  120.    the Mac and the host, but this is not implemented in Basilisk II). The
  121.    native CPU mode has some possible pitfalls that might make its
  122.    implementation difficult on some systems:
  123.      a) Implied real addressing (this also means that Mac programs that go out
  124.         of control can crash the emulator or the whole system)
  125.      b) MacOS and Mac applications assume that they always run in supervisor
  126.         mode (more precisely, they assume that they can safely use certain
  127.         priviledged instructions, mostly for interrupt control). So either
  128.         the whole emulator has to be run in supervisor mode (which usually is
  129.         not possible on multitasking systems) or priviledged instructions have
  130.         to be trapped and emulated. The Amiga and NetBSD/m68k versions of
  131.         Basilisk II use the latter approach (it is possible to run supervisor
  132.         mode tasks under the AmigaOS multitasking kernel (ShapeShifter does
  133.         this) but it requires modifying the Exec task switcher and makes the
  134.         emulator more unstable).
  135.      c) On multitasking systems, interrupts can usually not be handled as on
  136.         a real Mac (or with the UAE CPU). The interrupt levels of the host
  137.         will not be the same as on a Mac, and the operating systems might not
  138.         allow installing hardware interrupt handlers or the interrupt handlers
  139.         might have different stack frames and run-time environments than 68k
  140.         hardware interrupts. The usual solution is to use some sort of software
  141.         interrupts or signals to interrupt the main emulation process and to
  142.         manually call the Mac 68k interrupt handler with a faked stack frame.
  143.      d) 68060 systems are a small problem because there is no Mac that ever
  144.         used the 68060 and MacOS doesn't know about this processor. Basilisk II
  145.         reports the 68060 as being a 68040 to the MacOS and patches some places
  146.         where MacOS makes use of certain 68040-specific features such as the
  147.         FPU state frame layout or the PTEST instruction. Also, Basilisk II
  148.         requires that all of the Motorola support software for the 68060 to
  149.         emulate missing FPU and integer instructions and addressing modes is
  150.         provided by the host operating system (this also applies to the 68040).
  151.      e) The "EMUL_OP" mechanism described below requires the interception and
  152.         handling of certain emulator-defined instructions.
  153.  
  154. 3. Memory access
  155. ----------------
  156.  
  157. There is often a need to access Mac RAM and ROM inside the emulator. As
  158. Basilisk II may run in "real" or "virtual" addressing mode on many different
  159. architectures, big-endian or little-endian, certain platform-independent
  160. data types and functions are provided:
  161.  
  162.   a) "sysdeps.h" defines the types int8, uint8, int16, uint16, int32 and uint32
  163.      for numeric quantities of a certain signedness and bit length
  164.   b) "cpu_emulation.h" defines the ReadMacInt*() and WriteMacInt*() functions
  165.      which should always be used to read from or write to Mac RAM or ROM
  166.   c) "cpu_emulation.h" also defines the Mac2HostAddr() function that translates
  167.      a Mac memory address to a (uint8 *) in host address space. This allows you
  168.      to access larger chunks of Mac memory directly, without going through the
  169.      read/write functions for every access. But doing so you have to perform
  170.      any needed endianess conversion of the data yourself by using the ntohs()
  171.      etc. macros which are available on most systems or defined in "sysdeps.h".
  172.  
  173. 4. Calling native routines from 68k mode and vice-versa
  174. -------------------------------------------------------
  175.  
  176. An emulator like Basilisk II requires two kinds of cross-platform function
  177. calls:
  178.  
  179.   a) Calling a native routine from the Mac 68k context
  180.   b) Calling a Mac 68k routine from the native context
  181.  
  182. Situation a) arises in nearly all Basilisk drivers and system patches while
  183. case b) is needed for the invocation of Mac call-back or interrupt routines.
  184. Basilisk II tries to solve both problems in a way that provides the same
  185. interface whether it is running on a 68k or a non-68k system.
  186.  
  187. 4.1. The EMUL_OP mechanism
  188. --------------------------
  189.  
  190. Calling native routines from the Mac 68k context requires breaking out of the
  191. 68k emulator or interrupting the current instruction flow and is done via
  192. unimplemented 68k opcodes (called "EMUL_OP" opcodes). Basilisk II uses opcodes
  193. of the form 0x71xx (these are invalid MOVEQ opcodes) which are defined in
  194. "emul_op.h". When such an opcode is encountered, whether by the emulated CPU
  195. or a real 68k, the execution is interrupted, all CPU registers saved and the
  196. EmulOp() function from "emul_op.cpp" is called. EmulOp() decides which opcode
  197. caused the interrupt and performs the required actions (mostly by calling other
  198. emulator routines). The EMUL_OP handler routines have access to nearly all of
  199. the 68k user mode registers (exceptions being the PC, A7 and SR). So the
  200. EMUL_OP opcodes can be thought of as extensions to the 68k instruction set.
  201. Some of these opcodes are used to implement ROM or resource patches because
  202. they only occupy 2 bytes and there is sometimes not more room for a patch.
  203.  
  204. 4.2. Execute68k()
  205. -----------------
  206.  
  207. "cpu_emulation.h" declares the functions Execute68k() and Execute68kTrap() to
  208. call Mac 68k routines or MacOS system traps from inside an EMUL_OP handler
  209. routine. They allow setting all 68k user mode registers (except PC and SR)
  210. before the call and examining all register contents after the call has
  211. returned. EMUL_OP and Execute68k() may be nested, i.e. a routine called with
  212. Execute68k() may contain EMUL_OP opcodes and the EMUL_OP handlers may in turn
  213. call Execute68k() again.
  214.  
  215. 5. Interrupts
  216. -------------
  217.  
  218. Various parts of Basilisk II (such as the Time Manager and the serial driver)
  219. need an interrupt facility to trigger asynchronous events. The MacOS uses
  220. different 68k interrupt levels for different events, but for simplicity
  221. Basilisk II only uses level 1 and does it's own interrupt dispatching. The
  222. "InterruptFlags" contains a bit mask of the pending interrupts. These are the
  223. currently defined interrupt sources (see main.h):
  224.  
  225.   INTFLAG_60HZ    - MacOS 60Hz interrupt (unlike a real Mac, we also handle
  226.                     VBL interrupts and the Time Manager here)
  227.   INTFLAG_1HZ     - MacOS 1Hz interrupt (updates system time)
  228.   INTFLAG_SERIAL  - Interrupt for serial driver I/O completion
  229.   INTFLAG_ETHER   - Interrupt for Ethernet driver I/O completion and packet
  230.                     reception
  231.   INTFLAG_AUDIO   - Interrupt for audio "next block" requests
  232.   INTFLAG_TIMER   - Reserved for a future implementation of a more precise
  233.                     Time Manager (currently not used)
  234.   INTFLAG_ADB     - Interrupt for mouse/keyboard input
  235.   INTFLAG_NMI     - NMI for debugging (not supported on all platforms)
  236.  
  237. An interrupt is triggered by calling SetInterruptFlag() with the desired
  238. interrupt flag constant and then TriggerInterrupt(). When the UAE 68k
  239. emulator is used, this will signal a hardware interrupt to the emulated 680x0.
  240. On a native 68k machine, some other method for interrupting the MacOS thread
  241. has to be used (e.g. on AmigaOS, a signal exception is used). Care has to be
  242. taken because with the UAE CPU, the interrupt will only occur when Basilisk II
  243. is executing MacOS code while on a native 68k machine, the interrupt could
  244. occur at any time (e.g. inside an EMUL_OP handler routine). In any case, the
  245. MacOS thread will eventually end up in the level 1 interrupt handler which
  246. contains an M68K_EMUL_OP_IRQ opcode. The opcode handler in emul_op.cpp will
  247. then look at InterruptFlags and decide which routines to call.
  248.  
  249. 6. Parts of Basilisk II
  250. -----------------------
  251.  
  252. The conception of Basilisk II is quite modular and consists of many parts
  253. which are relatively independent from each other:
  254.  
  255.  - UAE CPU engine ("uae_cpu/*", not needed on all systems)
  256.  - ROM patches ("rom_patches.cpp", "slot_rom.cpp" and "emul_op.cpp")
  257.  - resource patches ("rsrc_patches.cpp" and "emul_op.cpp")
  258.  - PRAM Utilities replacement ("xpram.cpp")
  259.  - ADB Manager replacement ("adb.cpp")
  260.  - Time Manager replacement ("timer.cpp")
  261.  - SCSI Manager replacement ("scsi.cpp")
  262.  - video driver ("video.cpp")
  263.  - audio component ("audio.cpp")
  264.  - floppy driver ("sony.cpp")
  265.  - disk driver ("disk.cpp")
  266.  - CD-ROM driver ("cdrom.cpp")
  267.  - external file system ("extfs.cpp")
  268.  - serial drivers ("serial.cpp")
  269.  - Ethernet driver ("ether.cpp")
  270.  - system-dependant device access ("sys_*.cpp")
  271.  - user interface strings ("user_strings.cpp")
  272.  - preferences management ("prefs.cpp" and "prefs_editor_*.cpp")
  273.  
  274. Most modules consist of a platform-independant part (such as video.cpp) and a
  275. platform-dependant part (such as video_beos.cpp). The "dummy" directory
  276. contains generic "do-nothing" versions of some of the platform-dependant
  277. parts to aid in testing and porting.
  278.  
  279. 6.1. UAE CPU engine
  280. -------------------
  281.  
  282. All files relating to the UAE 680x0 emulation are kept in the "uae_cpu"
  283. directory. The "cpu_emulation.h" header file defines the link between the
  284. UAE CPU and the rest of Basilisk II, and "basilisk_glue.cpp" implements the
  285. link. It should be possible to replace the UAE CPU with a different 680x0
  286. emulation by creating a new "xxx_cpu" directory with an appropriate
  287. "cpu_emulation.h" header file (for the inlined memory access functions) and
  288. writing glue code between the functions declared in "cpu_emulation.h" and
  289. those provided by the 680x0 emulator.
  290.  
  291. 6.2. ROM and resource patches
  292. -----------------------------
  293.  
  294. As described above, instead of emulating custom Mac hardware, Basilisk II
  295. provides replacements for certain parts of MacOS to redirect input, output
  296. and system control functions of the Mac hardware to the underlying operating
  297. systems. This is done by applying patches to the Mac ROM ("ROM patches") and
  298. the MacOS system file ("resource patches", because nearly all system
  299. software is contained in MacOS resources). Unless resources are written back
  300. to disk, the system file patches are not permanent (it would cause many
  301. problems if they were permanent, because some of the patches vary with
  302. different versions of Basilisk II or even every time the emulator is
  303. launched).
  304.  
  305. ROM patches are contained in "rom_patches.cpp" and resource patches are
  306. contained in "rsrc_patches.cpp". The ROM patches are far more numerous
  307. because nearly all the software needed to run MacOS is contained in the Mac
  308. ROM (the system file itself consists mainly of ROM patches, in addition to
  309. pictures and text). One part of the ROM patches involves the construction of
  310. a NuBus slot declaration ROM (in "slot_rom.cpp") which is used to add the
  311. video and Ethernet drivers. Apart from the CPU emulation, the ROM and
  312. resource patches contain most of the "logic" of the emulator.
  313.  
  314. 6.3. PRAM Utilities
  315. -------------------
  316.  
  317. MacOS stores certain nonvolatile system parameters in a 256 byte battery
  318. backed-up CMOS RAM area called "Parameter RAM", "PRAM" or "XPRAM" (which
  319. refers to "Extended PRAM" because the earliest Mac models only had 20 bytes
  320. of PRAM). Basilisk II patches the ClkNoMem() MacOS trap which is used to
  321. access the XPRAM (apart from some routines which are only used early during
  322. system startup) and the real-time clock. The XPRAM is emulated in a 256 byte
  323. array which is saved to disk to preserve the contents for the next time
  324. Basilisk is launched.
  325.  
  326. 6.4. ADB Manager
  327. ----------------
  328.  
  329. For emulating a mouse and a keyboard, Basilisk II patches the ADBOp() MacOS
  330. trap. Platform-dependant code reports mouse and keyboard events with the
  331. ADBMouseDown() etc. functions where they are queued, and the INTFLAG_ADB
  332. interrupt is triggered. The ADBInterrupt() handler function sends the input
  333. events to MacOS by calling the ADB mouse and keyboard handlers with
  334. Execute68k().
  335.  
  336. 6.5. Time Manager
  337. -----------------
  338.  
  339. Basilisk II completely replaces the Time Manager (InsTime(), RmvTime(),
  340. PrimeTime() and Microseconds() traps). A "TMDesc" structure is associated
  341. with each Time Manager task, that contains additional data. The tasks are
  342. executed in the TimerInterrupt() function which is currently called inside
  343. the 60Hz interrupt handler, thus limiting the resolution of the Time Manager
  344. to 16.6ms.
  345.  
  346. 6.6. SCSI Manager
  347. -----------------
  348.  
  349. The (old-style) SCSI Manager is also completely replaced and the MacOS
  350. SCSIDispatch() trap redirected to the routines in "scsi.cpp". Under the
  351. MacOS, programs have to issue multiple calls for all the different phases of
  352. a SCSI bus interaction (arbitration, selection, command transfer etc.).
  353. Basilisk II maps this API to an atomic API which is used by most modern
  354. operating systems. All action is deferred until the call to SCSIComplete().
  355. The TIB (Transfer Instruction Block) mini-programs used by the MacOS are
  356. translated into a scatter/gather list of data blocks. Operating systems that
  357. don't support scatter/gather SCSI I/O will have to use buffering if more
  358. than one data block is being transmitted. Some more advanced (but rarely
  359. used) aspects of the SCSI Manager (like messaging and compare operations)
  360. are not emulated.
  361.  
  362. 6.7. Video driver
  363. -----------------
  364.  
  365. The NuBus slot declaration ROM constructed in "slot_rom.cpp" contains a
  366. driver definition for a video driver. The Control and Status calls of this
  367. driver are implemented in "video.cpp".
  368.  
  369. The host-side initialization of the video system is done in VideoInit().
  370. This function must fill the VideoModes vector with a list of supported video
  371. modes (combinations of color depth and resolution). It must then call
  372. video_init_depth_list() and setup the VideoMonitor structure with the
  373. default mode information and the address of a frame buffer for MacOS. In
  374. real addressing mode, this frame buffer must be in a MacOS compatible layout
  375. (big-endian and 1, 2, 4 or 8 bits paletted chunky pixels, RGB 5:5:5 or xRGB
  376. 8:8:8:8). In virtual addressing mode, the frame buffer is located at address
  377. 0xa0000000 on the Mac side and you have to supply the host address, size and
  378. layout (BasiliskII will do an automatic pixel format conversion in virtual
  379. addressing mode) in the variables MacFrameBaseHost, MacFrameSize and
  380. MacFrameLayout.
  381.  
  382. There are two functions of the platform-dependant video driver code that get
  383. called during runtime: video_set_palette() to update the CLUT (for indexed
  384. modes) or gamma table (for direct color modes), and video_switch_to_mode()
  385. to switch to a different color depth and/or resolution (in this case the
  386. frame buffer base in VideoMonitor must be updated).
  387.  
  388. 6.8. Audio component
  389. --------------------
  390.  
  391. Basilisk II provides a Sound Manager 3.x audio component for sound output.
  392. Earlier Sound Manager versions that don't use components but 'snth'
  393. resources are not supported. Nearly all component functions are implemented
  394. in "audio.cpp". The system-dependant modules ("audio_*.cpp") handle the
  395. initialization of the audio hardware/driver, volume controls, and the actual
  396. sound output.
  397.  
  398. The mechanism of sound output varies depending on the platform but usually
  399. there will be one "streaming thread" (either a thread that continuously
  400. writes data buffers to the audio device or a callback function that provides
  401. the next data buffer) that reads blocks of sound data from the MacOS Sound
  402. Manager and writes them to the audio device. To request the next data
  403. buffer, the streaming thread triggers the INTFLAG_AUDIO interrupt which will
  404. cause the MacOS thread to eventually call AudioInterrupt(). Inside
  405. AudioInterrupt(), the next data block will be read and the streaming thread
  406. is signalled that new audio data is available.
  407.  
  408. 6.9. Floppy, disk and CD-ROM drivers
  409. ------------------------------------
  410.  
  411. Basilisk II contains three MacOS drivers that implement floppy, disk and
  412. CD-ROM access ("sony.cpp", "disk.cpp" and "cdrom.cpp"). They rely heavily on
  413. the functionality provided by the "sys_*.cpp" module. BTW, the name ".Sony"
  414. of the MacOS floppy driver comes from the fact that the 3.5" floppy drive in
  415. the first Mac models was custom-built for Apple by Sony (this was one of the
  416. first applications of the 3.5" floppy format which was also invented by
  417. Sony).
  418.  
  419. 6.10. External file system
  420. --------------------------
  421.  
  422. Basilisk II also provides a method for accessing files and direcories on the
  423. host OS from the MacOS side by means of an "external" file system
  424. (henceforth called "ExtFS"). The ExtFS is built upon the File System Manager
  425. 1.2 interface that is built into MacOS 7.6 (and later) and available as a
  426. system extension for earlier MacOS versions. Unlike other parts of Basilisk
  427. II, extfs.cpp requires POSIX file I/O and this is not going to change any
  428. time soon, so if you are porting Basilisk II to a system without POSIX file
  429. functions, you should emulate them.
  430.  
  431. 6.11. Serial drivers
  432. --------------------
  433.  
  434. Similar to the disk drivers, Basilisk II contains replacement serial drivers
  435. for the emulation of Mac modem and printer ports. To avoid duplicating code,
  436. both ports are handled by the same set of routines. The SerialPrime() etc.
  437. functions are mostly wrappers that determine which port is being accessed.
  438. All the real work is done by the "SERDPort" class which is subclassed by the
  439. platform-dependant code. There are two instances (for port A and B) of the
  440. subclasses.
  441.  
  442. Unlike the disk drivers, the serial driver must be able to handle
  443. asynchronous operations. Calls to SerialPrime() will usually not actually
  444. transmit or receive data but delegate the action to an independant thread.
  445. SerialPrime() then returns "1" to indicate that the I/O operation is not yet
  446. completed. The completion of the I/O request is signalled by calling the
  447. MacOS trap "IODone". However, this can't be done by the I/O thread because
  448. it's not in the right run-time environment to call MacOS functions.
  449. Therefore it will trigger the INTFLAG_SERIAL interrupt which causes the
  450. MacOS thread to eventually call SerialInterrupt(). SerialInterrupt(), in
  451. turn, will not call IODone either but install a Deferred Task to do the job.
  452. The Deferred Task will be called by MacOS when it returns to interrupt level
  453. 0. This mechanism sounds complicated but is necessary to ensure stable
  454. operation of the serial driver.
  455.  
  456. 6.12. Ethernet driver
  457. ---------------------
  458.  
  459. A driver for Ethernet networking is also contained in the NuBus slot ROM.
  460. Only one ethernet card can be handled by Basilisk II. For Ethernet to work,
  461. Basilisk II must be able to send and receive raw Ethernet packets, including
  462. the 14-byte header (destination and source address and type/length field),
  463. but not including the 4-byte CRC. This may not be possible on all platforms
  464. or it may require writing special net drivers or add-ons or running with
  465. superuser priviledges to get access to the raw packets.
  466.  
  467. For situations in which access to raw Ethernet packets is not possible,
  468. Basilisk II implements a special "tunneling" mode in which it sends and
  469. receives packets via UDP, using BSD socket functions. It simply wraps the
  470. Ethernet packets into UDP packets, using dummy Ethernet addresses that are
  471. made up of the IP address of the host. Ethernet broadcast and AppleTalk
  472. multicast packets are sent to the IP broadcast address. Because of this
  473. non-standard way of tunneling, it is only possible to set up a "virtual"
  474. network amongst machines running Basilisk II in this way.
  475.  
  476. Writing packets works as in the serial drivers. The ether_write() routine
  477. may choose to send the packet immediately (e.g. under BeOS) and return noErr
  478. or to delegate the sending to a separate thread (e.g. under AmigaOS) and
  479. return "1" to indicate that the operation is still in progress. For the
  480. latter case, a Deferred Task structure is provided in the ether_data area to
  481. call IODone from EtherInterrupt() when the packet write is complete (see
  482. above for a description of the mechanism).
  483.  
  484. Packet reception is a different story. First of all, there are two methods
  485. provided by the MacOS Ethernet driver API to read packets, one of which
  486. (ERead/ ERdCancel) is not supported by Basilisk II. Basilisk II only
  487. supports reading packets by attaching protocol handlers. This shouldn't be a
  488. problem because the only network code I've seen so far that uses ERead is
  489. some Apple sample code. AppleTalk, MacTCP, MacIPX, OpenTransport etc. all
  490. use protocol handlers. By attaching a protocol handler, the user of the
  491. Ethernet driver supplies a handler routine that should be called by the
  492. driver upon reception of Ethernet packets of a certain type. 802.2 packets
  493. (type/length field of 0..1500 in the packet header) are a bit special: there
  494. can be only one protocol handler attached for 802.2 packets (by specifying a
  495. packet type of "0"). The MacOS LAP Manager will attach a 802.2 handler upon
  496. startup and handle the distribution of 802.2 packets to sub-protocol
  497. handlers, but the Basilisk II Ethernet driver is not concerned with this.
  498.  
  499. When the driver receives a packet, it has to look up the protocol handler
  500. installed for the respective packet type (if any has been installed at all)
  501. and call the packet handler routine. This must be done with Execute68k()
  502. from the MacOS thread, so an interrupt (INTFLAG_ETHER) is triggered upon
  503. reception of a packet so the EtherInterrupt() routine can call the protocol
  504. handler. Before calling the handler, the Ethernet packet header has to be
  505. copied to MacOS RAM (the "ed_RHA" field of the ether_data structure is
  506. provided for this). The protocol handler will read the packet data by means
  507. of the ReadPacket/ReadRest routines supplied by the Ethernet driver. Both
  508. routines will eventually end up in EtherReadPacket() which copies the data
  509. to Mac address space. EtherReadPacket() requires the host address and length
  510. of the packet to be loaded to a0 and d1 before calling the protocol handler.
  511.  
  512. Does this sound complicated? You are probably right. Here is another
  513. description of what happens upon reception of a packet:
  514.   1. Ethernet card receives packet and notifies some platform-dependant entity
  515.      inside Basilisk II
  516.   2. This entity will store the packet in some safe place and trigger the
  517.      INTFLAG_ETHER interrupt
  518.   3. The MacOS thread will execute the EtherInterrupt() routine and look for
  519.      received packets
  520.   4. If a packet was received of a type to which a protocol handler had been
  521.      attached, the packet header is copied to ed_RHA, a0/d1 are loaded with
  522.      the host address and length of the packet data, a3 is loaded with the
  523.      Mac address of the first byte behing ed_RHA and a4 is loaded with the
  524.      Mac address of the ed_ReadPacket code inside ether_data, and the protocol
  525.      handler is called with Execute68k()
  526.   5. The protocol handler will eventually try to read the packet data with
  527.      a "jsr (a4)" or "jsr 2(a4)"
  528.   6. This will execute an M68K_EMUL_OP_ETHER_READ_PACKET opcode
  529.   7. The EtherReadPacket() opcode handling routine will copy the requested
  530.      part of the packet data to Mac RAM using the pointer and length which are
  531.      still in a0/d1
  532.  
  533. For a more detailed description of the Ethernet driver, see the book "Inside
  534. AppleTalk".
  535.  
  536. 6.13. System-dependant device access
  537. ------------------------------------
  538.  
  539. The method for accessing floppy drives, hard disks, CD-ROM drives and files
  540. vary greatly between different operating systems. To make Basilisk II easily
  541. portable, all device I/O is made via the functions declared in "sys.h" and
  542. implemented by the (system-dependant) "sys_*.cpp" modules which provides a
  543. standard, Unix-like interface to all kinds of devices.
  544.  
  545. 6.14. User interface strings
  546. ----------------------------
  547.  
  548. To aid in localization, all user interface strings of Basilisk II are
  549. collected in "user_strings.cpp" (for common strings) and
  550. "user_strings_*.cpp" (for platform-specific strings), and accessed via the
  551. GetString() function. This way, Basilisk II may be easily translated to
  552. different languages.
  553.  
  554. 6.15. Preferences management
  555. ----------------------------
  556.  
  557. The module "prefs.cpp" handles user preferences in a system-independant way.
  558. Preferences items are accessed with the PrefsAdd*(), PrefsReplace*() and
  559. PrefsFind*() functions and stored in human-readable and editable text files
  560. on disk. There are two lists of available preferences items. The first one,
  561. common_prefs_items, is defined in "prefs_items.cpp" and lists items which
  562. are available on all systems. The second one, platform_prefs_items, is
  563. defined in "prefs_*.cpp" and lists the prefs items which are specific to a
  564. certain platform.
  565.  
  566. The "prefs_editor_*.cpp" module provides a graphical user interface for
  567. setting the preferences so users won't have to edit the preferences file
  568. manually.
  569.  
  570. 7. Porting Basilisk II
  571. ----------------------
  572.  
  573. Porting Basilisk II to a new platform should not be hard. These are the
  574. steps involved in the process:
  575.  
  576. 1. Create a new directory inside the "src" directory for your platform. If
  577.    your platform comes in several "flavours" that require adapted files, you
  578.    should consider creating subdirectories inside the platform directory.
  579.    All files needed for your port must be placed inside the new directory.
  580.    Don't scatter platform-dependant files across the "src" hierarchy.
  581. 2. Decide in which mode (virtual addressing, real addressing or native CPU)
  582.    Basilisk II will run.
  583. 3. Create a "sysdeps.h" file which defines the mode and system-dependant
  584.    data types and memory access functions. Things which are used in Basilisk
  585.    but missing on your platform (such as endianess macros) should also be
  586.    defined here.
  587. 4. Implement the system-specific parts of Basilisk:
  588.      main_*.cpp, sys_*.cpp, prefs_*.cpp, prefs_editor_*.cpp, xpram_*.cpp,
  589.      timer_*.cpp, audio_*.cpp, video_*.cpp, serial_*.cpp, ether_*.cpp,
  590.      scsi_*.cpp and clip_*.cpp
  591.    You may want to take the skeleton implementations in the "dummy" directory
  592.    as a starting point and look at the implementation for other platforms
  593.    before writing your own.
  594. 5. Important things to remember:
  595.      - Use the ReadMacInt*() and WriteMacInt*() functions from "cpu_emulation.h"
  596.        to access Mac memory
  597.      - Use the ntohs() etc. macros to convert endianess when accessing Mac
  598.        memory directly
  599.      - Don't modify any source files outside of your platform directory unless
  600.        you really, really have to. Instead of adding "#ifdef PLATFORM" blocks
  601.        to one of the platform-independant source files, you should contact me
  602.        so that we may find a more elegant and more portable solution.
  603. 6. Coding style: indent -kr -ts4
  604.  
  605.  
  606. Christian Bauer
  607. <Christian.Bauer@uni-mainz.de>
  608.