spufs - Système de fichiers SPU
Le système de fichiers SPU est utilisé sur les
machines PowerPC qui utilisent l'architecture Cell Broadband Engine
Architecture pour accéder aux SPU (« Synergistic
Processor Units »).
Le système de fichiers fournit un espace de noms similaire
à la mémoire partagée ou aux queues de messages POSIX.
Les utilisateurs qui ont la permission d'écrire sur le système
de fichiers peuvent utiliser spu_create(2) pour établir des
contextes SPU dans le répertoire racine du spufs.
Chaque contexte SPU est représenté par un
répertoire contenant un jeu de fichiers prédéfinis. Ces
fichiers peuvent être utilisés pour manipuler l'état du
SPU logique. Les utilisateurs peuvent changer les permissions des fichiers,
mais ne peuvent ni en ajouter ni en supprimer.
- uid=<uid>
- Définit l'utilisateur propriétaire du point de
montage ; 0 par défaut (root).
- gid=<gid>
- Définit le groupe propriétaire du point de montage ;
0 par défaut (root).
- mode=<mode>
- Définir le mode du répertoire de plus haut niveau du
spufs sous la forme d'une chaîne de valeur octale. La valeur
par défaut est 0775.
Les fichiers du spufs se comportent majoritairement de
façon standard pour les appels système comme read(2) ou
write(2), mais ne gèrent souvent qu'une fraction des
opérations permises par les systèmes de fichiers normaux.
Cette liste détaille les opérations gérées et
les dérogations par rapport aux comportements standards qui sont
décrits dans les différentes pages de manuel.
Tous les fichiers qui gèrent l'opération
read(2) gèrent également readv(2) et tous les
fichiers qui gèrent l'opération write(2) gèrent
aussi writev(2). Tous les fichiers gèrent les familles
d'opérations access(2) stat(2), mais pour cette
dernière famille, les seuls champs de la structure stat
renvoyée qui contiennent des informations fiables sont
st_mode, st_nlink, st_uid et st_gid.
Tous les fichiers gèrent les opérations
chmod(2)/fchmod(2) et chown(2)/fchown(2), mais
ne permettront pas des autorisations d'accès qui contredisent les
opérations possibles pour un fichier (par exemple, l'accès en
lecture pour un fichier wbox).
Le jeux actuel de fichiers est :
- /capabilities
- Contient une chaîne représentant les capacités,
séparées par des virgules, de ce contexte SPU. Les
capacités possibles sont :
- sched
- Ce contexte peut être ordonnancé.
- step
- Ce contexte peut être exécuté en mode
pas-à-pas, pour débogage.
De nouveaux attributs de capacités pourront être
ajoutés dans le futur.
- /mem
- Le contenu de la mémoire de stockage locale du SPU. On peut y
accéder comme à un fichier de mémoire partagé
standard et il contient à la fois le code et les données de
l'espace d'adressage du SPU. Les opérations possibles sur un
fichier mem ouvert sont :
- read(2),
pread(2), write(2), pwrite(2), lseek(2)
- Elles opèrent normalement, à l'exception de lseek(2),
write(2) et pwrite(2) qui ne sont pas gérées
en dehors des limites du fichier. La taille du fichier est la taille de
l'espace de stockage local du SPU, qui est normalement de
256 kilooctets.
- mmap(2)
- La projection de mem dans l'espace d'adressage du processus donne
accès à l'espace de stockage local du SPU depuis l'espace
d'adressage du processus. Seules les projections MAP_SHARED sont
autorisées.
- /regs
- Contient la sauvegarde des registres à vocation
générale du contexte SPU. Ce fichier contient les valeurs
128 bits de chaque registre, du registre 0 au registre 127, dans
l'ordre. Cela permet de consulter le contenu de ces registres à
vocation générale à des fins de débogage.
- La lecture ou l'écriture dans ce fichier nécessite que le
contexte ne soit pas ordonnancé, aussi, l'utilisation de ce fichier
n'est pas recommandé lors de l'exécution normale d'un
programme.
- Le fichier regs n'existe pas pour les contextes créés
avec l'attribut SPU_CREATE_NOSCHED.
- /mbox
- La première boîte aux lettres pour la communication entre
SPU et CPU. Ce fichier est en lecture seule et peut être lu par
unités de 4 octets. Le fichier peut uniquement être
utilisé en mode non bloquant - même poll(2) ne peut
pas être utuilisé pour se bloquer sur ce fichier. La seule
opération possible sur un fichier mbox ouvert
est :
- read(2)
- Si count est plus petit que quatre, read(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. S'il n'y a pas de
donnée disponible dans la boîte aux lettres
(c'est-à-dire si le SPU n'a pas envoyé de message dans la
boîte aux lettres), la valeur de retour est -1 et errno est
positionnée à EAGAIN. Quand des données ont
été lues avec succès, quatre octets sont
placés dans le tampon de données et la valeur
renvoyée est quatre.
- /ibox
- La deuxième boîte aux lettres pour la communication entre
SPU et CPU. Ce fichier est similaire au premier fichier de boîte
aux lettres, mais peut être lu en mode bloquant, ainsi appeler
read(2) sur un fichier ibox ouvert bloquera tant que le SPU
n'a pas écrit dans son canal boîte à lettres
(à moins que le fichier n'ait été ouvert avec
O_NONBLOCK, voir ci-dessous). Également, poll(2) et
des appels système similaires peuvent être utilisés
pour surveiller la présence de données dans la boîte
à lettres.
- Les opérations possibles sur un fichier ibox ouvert
sont :
- read(2)
- Si count est plus petit que quatre, read(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. S'il n'y a pas de
donnée disponible dans la boîte aux lettres et que le
fichier a été ouvert avec O_NONBLOCK, la valeur
renvoyée est -1 et errno est positionnée à
EAGAIN.
- S'il n'y a pas de donnée disponible dans la boîte aux
lettres et que le fichier a été ouvert sans l'attribut
O_NONBLOCK, l'appel bloquera jusqu'à ce que le SPU
écrive dans son canal d'interruption de la boîte aux
lettres. Quand des données ont été lues avec
succès, quatre octets sont placés dans le tampon de
données et la valeur quatre est renvoyée.
- poll(2)
- L'appel de poll(2) sur le fichier ibox renvoie (POLLIN
| POLLRDNORM) quand des données sont disponibles en
lecture.
- /wbox
- La boîte aux lettres pour la communication entre CPU et SPU. Elle
est en écriture seulement et on peut y écrire des
données de 32 bits. Si la boîte aux lettres est
pleine, write(2) bloque et poll(2) peut être
utilisé pour bloquer jusqu'à ce qu'il soit possible
d'écrire dans la boîte aux lettres. Les opérations
possibles sur un fichier wbox ouvert sont :
- write(2)
- Si count est plus petit que quatre, write(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. S'il n'y a pas d'espace
disponible dans la boîte aux lettres et que le fichier a
été ouvert avec O_NONBLOCK, la valeur renvoyée
est -1 et errno est positionnée à EAGAIN.
- S'il n'y a pas d'espace disponible dans la boîte aux lettres et que
le fichier a été ouvert sans l'attribut O_NONBLOCK,
l'appel bloque jusqu'à ce que le SPU lise dans le canal de sa
boîte aux lettres PPE (PowerPC Processing Element). Quand des
données ont été écrites avec succès,
l'appel système renvoie 4 comme résultat de la
fonction.
- poll(2)
- Un appel à poll(2) sur le fichier wbox renvoie
(POLLOUT | POLLWRNORM) quand de l'espace est disponible en
écriture.
- /mbox_stat, /ibox_stat, /wbox_stat
- Ce sont des fichiers en lecture seule qui contiennent la taille des
différentes queues des boîtes aux lettres,
c'est-à-dire le nombre de mots qui peuvent être lus dans
mbox ou ibox ou peuvent être écrits dans
wbox sans bloquer. Ces fichiers ne peuvent être lus que par
blocs de quatre octets et renvoient un nombre entier avec un codage grand
boutiste (« big endian ». La seule
opération possible sur un fichier *box_stat ouvert
est :
- read(2)
- Si count est plus petit que quatre, read(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. Sinon, une valeur de
quatre octets est placée dans le tampon de données. Cette
valeur est le nombre d'éléments qui peuvent être lus
(pour mbox_stat et ibox_stat) ou écrits (pour
wbox_stat) dans les boîtes aux lettres respectives sans
bloquer ou renvoyer une erreur EAGAIN.
- /npc, /decr, /decr_status, /spu_tag_mask,
/event_mask, /event_status, /srr0, /lslr
- Les registres internes du SPU. Ces fichiers contiennent une chaîne
de caractère ASCII représentant la valeur
hexadécimale du registre indiqué. Lire et écrire dans
ces fichiers (hormis npc, voir ci-dessous) nécessite que le
contexte du SPU ne soit pas ordonnancé, aussi, les accès
fréquents à ces fichiers ne sont pas recommandés lors
de l'exécution normale d'un programme.
- Le contenu des fichiers est :
- npc
- Compteur programme suivant - Valide uniquement lorsque le SPU est dans un
état arrêté.
- decr
- Décrémenteur SPU
- decr_status
- État du décrémenteur
- spu_tag_mask
- Masque de attributs MFC pour le DMA SPU
- event_mask
- Masque d'événements pour les interruptions SPU
- event_status
- Nombre d'événements SPU en attente (lecture seule)
- srr0
- Registre contenant l'adresse de retour d'interruption
- lslr
- Registre de limite de stokage local
- Les opérations possibles sur ces fichiers sont :
- read(2)
- Lit la valeur actuelle du registre. Si la valeur du registre est plus
grande que le tampon passé à read(2), les lectures
suivantes continueront à lire à partir du même tampon
jusqu'à ce que la fin du tampon soit atteinte.
- Lorsqu'une chaîne complète a été lue, toutes
les opérations de lecture suivantes renverront zéro octet et
il faudra ouvrir un nouveau descripteur de fichier pour lire une nouvelle
valeur.
- write(2)
- Un appel à write(2) sur le fichier définit le
registre à la valeur fournie dans la chaîne. La
chaîne est analysée du début jusqu'au premier
caractère non numérique ou jusqu'à la fin du tampon.
Les écritures suivantes sur le même descripteur de fichier
remplaceront les précédentes écritures.
- Excepté pour le fichier npc, ces fichiers n'existent pas
dans les contextes créés avec l'attribut
SPU_CREATE_NOSCHED.
- /fpcr
- Ce fichier donne accès au registre d'état et de
contrôle pour la virgule flottante (Floating Point Status and
Control Register, fcpr) comme un fichier binaire de quatre octets. Les
opérations pour le fichier fpcr sont :
- read(2)
- Si count est plus petit que quatre, read(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. Sinon, une valeur de
quatre octets est placée dans le tampon de données ;
c'est la valeur actuelle du registre fpcr.
- write(2)
- Si count est plus petit que quatre, write(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. Sinon, une valeur de
quatre octets est copiée depuis le tampon de données,
mettant à jour la valeur du registre fpcr.
- /signal1, /signal2
- Le fichier donne accès aux deux canaux de notification de signal
d'un SPU. Ce sont des fichiers en lecture et écriture qui utilisent
des mots de quatre octets. Écrire dans un de ces fichiers
déclenche une interruption sur le SPU. La valeur écrite dans
le fichier de signalisation peut être lue depuis le SPU au travers
d'un canal de lecture ou par l'espace utilisateur sur l'hôte
grâce au fichier. Les opérations possibles sur un fichier
signal1 ou signal2 ouvert sont :
- read(2)
- Si count est plus petit que quatre, read(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. Sinon, une valeur de
quatre octets est placée dans le tampon de données ;
c'est la valeur actuelle du registre de notification du signal
indiqué.
- write(2)
- Si count est plus petit que quatre, write(2) renvoie -1 et
positionne errno à EINVAL. Sinon, une valeur de
quatre octets est copiée depuis le tampon de données et met
à jour la valeur du registre de notification du signal
indiqué. Le registre de notification du signal sera soit
remplacé par les données fournies en entrée ou sera
mis à jour par un OU bit à bit de l'ancienne valeur et des
données fournies en entrée, en fonction du contenu des
fichiers signal1_type ou signal2_type respectivement.
- /signal1_type, /signal2_type
- Ces deux fichiers changent le comportement des fichiers de notification
signal1 et signal2. Ils contiennent une chaîne ASCII
numérique qui est lue comme "1" ou "0". Dans le
mode 0 (remplacement), le matériel remplace le contenu du canal du
signal avec la donnée qu'on y écrit. Dans le mode 1 (OU
logique), le matériel accumule les bits qui y sont écrits au
fur et à mesure. Les opérations possibles sur un fichier
signal1_type ou signal2_type sont :
- read(2)
- Quand le paramètre count fourni à l'appel
read(2) est plus petit que la longueur nécessaire pour la
valeur du chiffre (plus un caractère de fin de ligne), les lectures
suivantes sur le même descripteur de fichier compléteront la
chaîne. Quand une chaîne complète a été
lue, les lectures qui suivent ne renvoient aucun octet et un nouveau
descripteur de fichier doit être ouvert pour lire une nouvelle
valeur.
- write(2)
- Un appel à write(2) sur le fichier définit le
registre à la valeur fournie dans la chaîne. La
chaîne est analysée du début jusqu'au premier
caractère non numérique ou jusqu'à la fin du tampon.
Les écritures suivantes sur le même descripteur de fichier
remplaceront les précédentes écritures.
- /mbox_info, /ibox_info, /wbox_info, /dma_into,
/proxydma_info
- Read-only files that contain the saved state of the SPU mailboxes and DMA
queues. This allows the SPU status to be inspected, mainly for debugging.
The mbox_info and ibox_info files each contain the four-byte
mailbox message that has been written by the SPU. If no message has been
written to these mailboxes, then contents of these files is undefined. The
mbox_stat, ibox_stat, and wbox_stat files contain the
available message count.
- Le fichier wbox_info contient un tableau de messages de
4 octets qui ont été envoyés à le SPU.
Sur les machines CBEA actuelles, le tableau a une longueur de 4
éléments, ainsi, on peut lire jusqu'à
4 * 4 = 16 octets. Si une entrée
de file de boîte à lettres est vide, les octets lus dans
l'emplacement correspondant sont indéterminés.
- Le fichier dma_info contient le contenu de la file DMA du MFC du
SPU, représenté par la structure suivante :
-
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];
};
- Le dernier membre de cette structure de données est la file DMA
réelle contenant 16 entrées. La structure mfc_cq_sr
est définie ainsi :
-
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;
};
- Le fichier proxydma_info contient des informations similaires mais
décrit la file DMA proxy (c'est-à-dire, les DMA
initiés par des entités extérieures au SPU). Le
fichier a le format suivant :
-
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];
};
- L'accès à ces fichiers nécessite que le contexte SPU
ne soit pas ordonnancé ; une utilisation fréquente
serait inefficace. Ces fichiers ne doivent pas être utilisés
dans l'exécution normale d'un programme.
- Ces fichiers n'existent pas dans les contextes créés avec
l'attribut SPU_CREATE_NOSCHED.
- /cntl
- Ce fichier fournit un accès aux registres de contrôle
d'exécution et d'état du SPU sous forme d'une chaîne
ASCII. Les opérations suivantes sont prises en charge :
- read(2)
- La lecture du fichier cntl renverra une chaîne ASCCI
contenant la valeur hexadécimale du registre d'état du
SPU.
- write(2)
- L'écriture dans le fichier cntl définira le registre
de contrôle d'exécution du contexte du SPU.
- /mfc
- Fournit un accès au contrôleur de flux mémoire (MFC)
du SPU. Une lecture de ce fichier renvoie le contenu du registre
d'état de balise MFC du SPU et une écriture dans le fichier
initie un DMA du MFC. Les opérations suivantes sont prises en
charge :
- write(2)
- L'écriture dans ce fichier nécessite d'être dans le
format d'une commande DMA du MFC défini ainsi :
-
struct mfc_dma_command {
int32_t pad; /* réservé */
uint32_t lsa; /* adresse de stockage local */
uint64_t ea; /* adresse effective */
uint16_t size; /* taille de transfert */
uint16_t tag; /* attribut de commande */
uint16_t class; /* identifiant de la classe */
uint16_t cmd; /* opcode de la commande */
};
- Les écritures doivent avoir une taille d'exactement
sizeof(struct mfc_dma_command) octets. La commande
sera envoyée à la file proxy MFC du SPU et l’attribut
enregistré dans le noyau (voir ci-dessous).
- read(2)
- Lire le contenu du registre d'état de l’attribut. Si le
fichier est ouvert en mode bloquant (c'est-à-dire, sans
O_NONBLOCK), la lecture bloquera jusqu'à ce qu'une balise
DMA (comme effectué par une écriture
précédente) soit achevée. En mode non bloquant, le
registre d'état de l’attribut MFC sera renvoyé sans
attente.
- poll(2)
- Appeler poll(2) sur le fichier mfc bloquera jusqu'à
ce qu'un nouveau DMA puisse être démarré (en
vérifiant POLLOUT) ou jusqu'à ce qu'un DMA
démarré précédemment (en vérifiant
POLLIN) se soit achevé.
- /mss Fournit un accès à la fonctionnalité de
synchronisation multisource (MSS) MFC. En effectuant un mmap(2) sur
ce fichier, les processus peuvent accéder à la zone MSS du
SPU.
- Les opérations suivantes sont gérées :
- mmap(2)
- La projection de mss dans l'espace d'adressage du processus donne
accès à la zone MSS du SPU depuis l'espace d'adressage du
processus. Seules les projections MAP_SHARED sont
autorisées.
- /psmap
- Fournit un accès à l'ensemble de la projection d'état
de problèmes du SPU. Les applications peuvent utiliser cette zone
pour interfacer le SPU plutôt que d'écrire dans les fichiers
individuels des registres sur le système de fichiers
spufs.
- Les opérations suivantes sont gérées :
- mmap(2)
- La projection de psmap donne un accès direct à un
processus vers la zone d'état des problèmes du SPU. Seules
les projections MAP_SHARED sont autorisées.
- /phys-id
- Fichier en lecture seule contenant le nombre de SPU physiques sur
lesquelles s'exécutent le contexte SPU. Lorsque le contexte n'est
pas en cours d'exécution, ce fichier contient la chaîne
« -1 ».
- Le nombre de SPU physiques est fourni sous forme d'une chaîne ASCII
hexadécimale.
- /object-id
- Permet aux applications de stocker (ou récupérer) un
idendifiant 64 bits dans le contexte. Cet identifiant est
utilisé plus tard par les outils de profilage pour identifier de
manière unique le contexte.
- write(2)
- En écrivant une valeur hexadécimale ASCII dans ce fichier,
les applications peuvent définir l'identifiant d'objet du contexte
SPU. Toute valeur précédente de l'identifiant d'objet est
écrasée.
- read(2)
- La lecture de ce fichier fournit une chaîne hexadécimale
ASCII représentant l'identifiant d'objet de ce contexte SPU.
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<stephan.rafin@laposte.net>, Thierry Vignaud
<tvignaud@mandriva.com>, François Micaux, Alain Portal
<aportal@univ-montp2.fr>, Jean-Philippe Guérard
<fevrier@tigreraye.org>, Jean-Luc Coulon (f5ibh)
<jean-luc.coulon@wanadoo.fr>, Julien Cristau
<jcristau@debian.org>, Thomas Huriaux
<thomas.huriaux@gmail.com>, Nicolas François
<nicolas.francois@centraliens.net>, Florentin Duneau
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<simon.paillard@resel.enst-bretagne.fr>, Denis Barbier
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