SPUFS(7)

ИМЯ
spufs - файловая система SPU

ОПИСАНИЕ
Файловая система SPU используется на машинах PowerPC, на которых реализована Cell Broadband Engine Architecture для доступа к cинергичным процессорным блокам (Synergistic Processor Unit, SPU).

Файловая система предоставляет пространство имён похожее на общую память POSIX или очереди сообщений. Пользователи, имеющие права на запись в файловую систему, могут использовать вызов spu_create(2) для организации контекстов SPU в корневом каталоге spufs.

Каждый контекст SPU представлен каталогом с постоянным набором файлов. Эти файлы можно использовать для управления состоянием логического SPU. Пользователи могут изменять права на файлы, но не могут добавлять или удалять файлы.

  Параметры монтирования

uid=<uid>
    Назначает пользователя-владельца точки монтирования; по умолчанию 0 (root).

gid=<gid>
    Назначает группу-владельца точки монтирования; по умолчанию 0 (root).

mode=<права>
    Назначает права на каталог верхнего уровня в spufs, задаётся как строка-число прав в восьмеричной системе счисления. По умолчанию 0775.

  Файлы
При вызовах read(2) или write(2) файлы в spufs, в основном, ведут себя как обычно, но часто поддерживают только ограниченный набор операций. В данном списке перечислены поддерживаемые операции, а отклонения от стандартного поведения описаны в соответствующих справочных страницах.

Все файлы, поддерживающие операцию read(2), также поддерживают readv(2), а все файлы, поддерживающие операцию write(2), также поддерживают writev(2). Все файлы поддерживают семейство операций access(2) и stat(2), но у последней операции в возвращаемой структуре stat достоверную информацию содержат только поля st_mode, st_nlink, st_uid и st_gid.

Все файлы поддерживают операции chmod(2)/fchmod(2) и chown(2)/fchown(2), но они не могут предоставить права, которые противоречат возможным операциям (например, возможность чтения файла wbox).

Текущий список файлов:

/capabilities
    Содержит строку мандатов (перечисляемых через запятую) этого контекста SPU. Возможные мандаты:

    sched
        Данный контекст может быть запланирован.

    step
        Данный контекст может выполняться в пошаговом режиме, для отладки.

    В будущем могут быть добавлены новые флаги мандатов.

/mem
    Содержимое хранилища локальной памяти SPU. Оно может быть доступно как обычный файл общей памяти и содержит код и данные в адресном пространстве SPU. Возможные операции после открытия файла mem:

    read(2), pread(2), write(2), pwrite(2), lseek(2)
        Эти операции работают как обычно, за исключением того, что lseek(2), write(2) и pwrite(2) не поддерживают доступ за конец файла. Размер файла — это размер локального хранилища SPU, обычно 256 килобайт.

    mmap(2)
        Отображает mem в адресное пространство процесса, предоставляя доступ к локальному хранилищу SPU внутри адресного пространства процесса. Разрешено только отображение MAP_SHARED.

/regs
    Содержит сохранённые регистры общего назначения контекста SPU. Этот файл содержит 128-битное значение каждого регистра, начиная с регистра 0 и кончая 127, в этом порядке. Это позволяет просматривать регистры общего назначения при отладке.

    Для чтения или записи в этот файл требуется, чтобы контекст был запланирован, поэтому использовать этот файл не рекомендуется при нормальной работе программы.

    Файл regs отсутствует в контекстах, которые были созданы с флагом SPU_CREATE_NOSCHED.

/mbox
    Первый буфер обмена (communication mailbox) SPU-в-CPU. Этот файл доступен только для чтения и может быть прочитан по 4 байта за раз. Его можно использовать только в неблокирующем режиме — для блокировки нельзя даже использовать poll(2). Единственно возможная операция над открытым файлом mbox:

    read(2)
        Если count меньше четырёх, то read(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. Если данные в буфере отсутствуют (т. е., SPU не отправлял сообщений), то возвращается значение -1, а errno присваивается значение EAGAIN. При успешном чтении данных четыре байта помещаются в буфер данных и возвращается значение 4.

/ibox
    Второй буфер обмена SPU-в-CPU. Этот файл подобен первому буферу обмена, но может открываться в блокирующем режиме ввода-вывода, то есть вызов read(2) с открытым файлом ibox заблокирует выполнение до тех пор, пока SPU не запишет данные в свой канал прерываний буфера (если файл не открыт с флагом O_NONBLOCK, смотрите далее). Также можно использовать poll(2) и подобные системные вызовы для отслеживания наличия данных в буфере.

    Возможные операции над открытым файлом ibox:

    read(2)
        Если count меньше четырёх, то read(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. Если данные в буфере отсутствуют и файловый дескриптор открыт с флагом O_NONBLOCK, то возвращается значение -1, а errno присваивается значение EAGAIN.

        Если в буфере данных нет и файловый дескриптор был открыт без O_NONBLOCK, то вызов блокируется до тех пор, пока SPU не запишет в свой канал прерываний буфера. При успешном чтении данных четыре байта помещаются в буфер данных и возвращается значение 4.

    poll(2)
        Опрос файла ibox показывает (POLLIN | POLLRDNORM) есть ли данные для чтения.

/wbox
    Буфер обмена CPU-в-SPU. Доступен только для записи, которую можно производить по четыре байта за раз. Если буфер полон, то write(2) блокируется; для слежения за возможностью записи можно использовать вызов poll(2). Возможные операции с открытым файлом wbox:

    write(2)
        Если count меньше четырёх, то write(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. Если в буфере нет места и файловый дескриптор открыт с флагом O_NONBLOCK, то возвращается значение -1, а errno присваивается значение EAGAIN.

        Если в буфере нет места и файловый дескриптор был открыт без флага O_NONBLOCK, то вызов заблокирует выполнение до тех пор, пока SPU не выполнит чтение из своего буферного канала PPE (PowerPC Processing Element). После успешного чтения данных, системный вызов вернёт значение 4 как результат функции.

    poll(2)
        Опрос файла wbox показывает (POLLOUT | POLLWRNORM) есть ли свободное место для записи.

/mbox_stat, /ibox_stat, /wbox_stat
    Эти файлы доступны только для чтения и содержат размер текущей очереди каждого буфера — то есть сколько слов можно прочитать из mbox или ibox, или сколько слов можно записать в wbox без блокировки. Файлы можно читать только по четыре байта за раз и возвращается целое двоичное число с прямым порядком байт. С открытыми файлами *box_stat возможна только операция:

    read(2)
        Если count меньше четырёх, то read(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. В противном случае четырёхбайтное значение помещается в буфер данных. Это значение — количество элементов, которые можно прочитать (для mbox_stat и ibox_stat) или записать (для wbox_stat) из соответствующего буфера без блокировки, иначе возвращается ошибка EAGAIN.

/npc, /decr, /decr_status, /spu_tag_mask, /event_mask, /event_status, /srr0, /lslr
    Внутренние регистры SPU. В этих файлах содержатся строки ASCII, представляющие значение регистра в виде шестнадцатеричного числа. Для чтения и записи в эти файлы (кроме npc, смотрите далее) требуется, чтобы выполнялся контекст SPU, поэтому частый доступ к этим файлам не рекомендуется при обычной работе программы.

    Содержимое этих файлов:

    npc Счётчик следующей команды — доступен только когда SPU в остановленном состоянии.

    decr
        Декрементный счётчик SPU

    decr_status
        Состояние декрементного счётчика

    spu_tag_mask
        Маска тега MFC для SPU DMA

    event_mask
        Маска событий прерываний SPU

    event_status
        Количество ожидающих событий SPU (только для чтения)

    srr0
        Регистр адреса возврата из прерывания

    lslr
        Ограничительный регистр локального хранилища

    Возможные операции над этими файлами:

    read(2)
        Читает текущее значение регистра. Если значение не вмещается в буфер, переданный в системный вызов read(2), то последующие чтения продолжат чтение из этого же буфера пока не будет достигнут его конец.

        После прочтения всей строки, все последующие операции чтения будут возвращать ноль байт и для чтения нового значения нужно открыть новый файловый дескриптор.

    write(2)
        Операция write(2) над файлом устанавливает в регистр значение, передаваемое в строке. Строка анализируется от начала до первого не числового символа или до конца буфера. Последующие операции записи в тот же файловый дескриптор перезаписывают предыдущее значение.

        За исключением файла npc, эти файлы отсутствуют в контекстах, которые были созданы с флагом SPU_CREATE_NOSCHED.

/fpcr
    Данный файл предоставляет доступ к регистру управления и состояния операций с плавающей запятой (fcpr). Это четырёхбайтный файл с двоичным значением регистра. Операции с fpcr:

    read(2)
        Если count меньше четырёх, то read(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. В противном случае четырёхбайтное значение помещается в буфер данных; это текущее значение регистра fpcr.

    write(2)
        Если count меньше четырёх, то write(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. В противном случае четырёхбайтное значение копируется из буфера данных, обновляя значение регистра fpcr.

/signal1, /signal2
    Эти файлы предоставляют доступ к двум сигнальным каналам уведомления SPU. Они доступны на чтение-запись четырёхбайтными словами. Запись в один из файлов возбуждает прерывание на SPU. Значение, записанное в сигнальные файлы, можно прочитать из SPU через канал чтения или из пользовательского пространства узла через файл. После чтения SPU этого значения, оно сбрасывается в ноль. Возможные операции с открытым файлом signal1 или signal2:

    read(2)
        Если count меньше четырёх, то read(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. В противном случае четырёхбайтное значение помещается в буфер данных; это текущее значение указанного сигнального регистра уведомления.

    write(2)
        Если count меньше четырёх, то write(2) возвращает -1 и присваивает errno значение EINVAL. В противном случае четырёхбайтное значение копируется из буфера данных, обновляя значение указанного сигнального регистра уведомления. Данные в сигнальном регистре уведомления или будут перезаписаны входными данными или обновлены с помощью побитной операции ИЛИ, в зависимости от содержимого файла signal1_type или signal2_type, соответственно.

/signal1_type, /signal2_type
    Эти файлы изменяют поведение файлов уведомлений signal1 и signal2. В них содержится число в виде строки ASCII, которое читается как «1» или «0». В режиме 0 (перезапись) аппаратное обеспечение заменяет содержимое сигнального канала данными, которые в него записываются. В режиме 1 (логическое ИЛИ) аппаратное обеспечение складывает биты, которые в него последовательно поступают. Возможные операции с открытым файлом signal1_type или signal2_type:

    read(2)
        Если счётчик, переданный в вызов read(2), короче требуемой длины для цифры (плюс символ новой строки), последующие чтения из того же файлового дескриптора дополнят строку. После чтения всей строки все последующие операции чтения будут возвращать ноль байт, а для повторного чтения значения нужно открыть новый файловый дескриптор.

    write(2)
        Операция write(2) над файлом устанавливает в регистр значение, передаваемое в строке. Строка анализируется от начала до первого не числового символа или до конца буфера. Последующие операции записи в тот же файловый дескриптор перезаписывают предыдущее значение.

/mbox_info, /ibox_info, /wbox_info, /dma_into, /proxydma_info
    Эти файлы, доступные только для чтения, содержат сохранённое состояние буферов обмена SPU и очередей DMA. Это позволяет просматривать состояние SPU, полезно при отладке. Файлы mbox_info и ibox_info содержат четырёхбайтное сообщение, которое было записано SPU. Если сообщения не было записано в эти буферы обмена, то содержимое этих файлов не определено. Файлы mbox_stat, ibox_stat и wbox_stat содержат счётчик доступных сообщений.

    Файл wbox_info содержит массив четырёхбайтных сообщений, которые посылались в SPU. В существующих машинах CBEA размер массива равен четырём элементам, поэтому 4 * 4 = 16 байт можно прочитать из этого файла. Если какой-то элемент очереди пуст, то содержимое прочитанных байтов из этого положения не определено.

    Файл dma_info содержит данные очереди SPU MFC DMA, которые представлены следующей структурой:

        struct spu_dma_info {
            uint64_t         dma_info_type;
            uint64_t         dma_info_mask;
            uint64_t         dma_info_status;
            uint64_t         dma_info_stall_and_notify;
            uint64_t         dma_info_atomic_command_status;
            struct mfc_cq_sr dma_info_command_data[16];
        };

    Последний элемент структуры — действующая очередь DMA, содержащая 16 элементов. Структура mfc_cq_sr определена следующим образом:

        struct mfc_cq_sr {
            uint64_t mfc_cq_data0_RW;
            uint64_t mfc_cq_data1_RW;
            uint64_t mfc_cq_data2_RW;
            uint64_t mfc_cq_data3_RW;
        };

    В файле proxydma_info содержится подобная информация, но она описывает очередь прокси-DMA (т. е., DMA, инициируемые элементами вне SPU). Файл имеет следующий формат:

        struct spu_proxydma_info {
            uint64_t         proxydma_info_type;
            uint64_t         proxydma_info_mask;
            uint64_t         proxydma_info_status;
            struct mfc_cq_sr proxydma_info_command_data[8];
        };

    Для доступа к этим файлам требуется, чтобы выполнялся контекст SPU, частое использование может быть неэффективным. Эти файлы не должны использоваться в обычной работе.

    Эти файлы отсутствуют в контекстах, которые были созданы с флагом SPU_CREATE_NOSCHED.

/cntl
    Данный файл предоставляет доступ к регистрам управления работой SPU (Run Control) и состояния SPU, содержит строки ASCII. Поддерживаются следующие операции:

    read(2)
        При попытке чтения файла cntl возвращается строка ASCII, представляющая содержимое регистра состояния SPU в виде шестнадцатеричного значения.

    write(2)
        Запись в файл cntl изменяет значение контекстного регистра управления работой SPU.

/mfc
    Предоставляет доступ к Memory Flow Controller, находящийся в SPU. При чтении из файла возвращается содержимое регистра SPU MFC Tag Status, а при записи в файл запускается DMA из MFC. Поддерживаются следующие операции:

    write(2)
        Для записи в файл данные должны быть в формате команды MFC DMA:

            struct mfc_dma_command {
                int32_t  pad;    /* зарезервировано */
                uint32_t lsa;    /* адрес локального хранилища */
                uint64_t ea;     /* эффективный адрес */
                uint16_t size;   /* размер передачи */
                uint16_t tag;    /* тег команды */
                uint16_t class;  /* ID класса */
                uint16_t cmd;    /* opcode команды */
            };

        Данные записи должны иметь размер ровно sizeof(struct mfc_dma_command) байт. Команда будет послана в очередь прокси MFC SPU, а тег сохранён в ядре (смотрите далее).

    read(2)
        Читает содержимое регистра состояния тега. Если файл открыт в блокирующем режиме (т. е., без O_NONBLOCK), то чтение заблокирует выполнение до тех пор, пока не выполнится тег DMA (который задан предыдущей записью). В неблокирующем режиме сразу же возвращается регистр состояния тега MFC.

    poll(2)
        Вызов poll(2) с файлом mfc заблокирует выполнение до тех пор, пока не будет запущен новый DMA (проверяется по POLLOUT) или пока не будет завершён уже выполняющийся DMA (проверяется по POLLIN).

        /mss Предоставляет доступ к свойству MFC MultiSource Synchronization (MSS). При выполнении mmap(2) процесс может получить доступ к области MSS из SPU.

        Поддерживаются следующие операции:

    mmap(2)
        Отображает mss в адресное пространство процесса, предоставляя доступ к области MSS SPU внутри адресного пространства процесса. Разрешено только отображение MAP_SHARED.

/psmap
    Предоставляет доступ к полному отображению проблемного состояния (problem-state mapping) SPU. В приложениях эту область можно использовать для обмена с SPU вместо записи в отдельные регистровые файлы spufs.

    Поддерживаются следующие операции:

    mmap(2)
        Отображение psmap предоставляет процессу прямое отображение к области проблемного состояния SPU. Поддерживаются только отображения MAP_SHARED.

/phys-id
    Доступный только для чтения файл содержит номер физического SPU, на котором выполняется контекст SPU. Когда контекст не выполняется этот файл содержит строку «-1».

    Номер физического SPU описывается строкой ASCII числом в шестнадцатеричной системе счисления.

/object-id
    Позволяет приложениям хранить (или получать) одиночный 64-битный ID в контекст. Позднее данный ID используется инструментами профилирования как уникальный идентификатор контекста.

    write(2)
        Записью строки ASCII с шестнадцатеричным числом приложение может назначать ID объекта контекста SPU. Любое предыдущее значение объекта ID перезаписывается.

    read(2)
        При чтении из файла возвращается строка ASCII с шестнадцатеричным числом, представляющим ID объекта этого контекста SPU.

ПРИМЕР

запись в /etc/fstab
    none     /spu     spufs     gid=spu     0    0

СМОТРИТЕ ТАКЖЕ
close(2), spu_create(2), spu_run(2), capabilities(7)

The Cell Broadband Engine Architecture (CBEA) specification