chore(lab/6): add begining of ata

docs/labs/0x06/index.md

@@ -23,7 +23,8 @@
 
 对于本次实验内容，你需要参考学习如下实验资料：
 
-- [用户空间](../../wiki/userspace.md)
+- [文件系统概述](../../wiki/fs.md)
+- [ATA 硬盘简介](../../wiki/ata.md)
 
 ## 实验任务与要求
 

docs/labs/0x06/tasks.md

@@ -106,10 +106,36 @@ impl MbrPartition {
 
 ## 磁盘驱动
 
+在实现了 MBR 分区表解析后，笔者预计你对现有的代码结构已经有了一定的认知。现在，我们来实现 ATA 磁盘驱动，使得内核能够通过它访问“真实”的虚拟磁盘，并读取并解析其中的数据。
+
+为了在内核中使用 `storage` 包的内容，需要对 `Cargo.toml` 进行修改，添加引用：
+
+```toml
+[dependencies]
+storage = { package = "ysos_storage", path = "../storage" }
+```
+
+!!! note "明确概念：实验将实现 PATA 的 PIO 模式驱动，参考 [ATA PIO Mode - OSDev](https://wiki.osdev.org/ATA_PIO_Mode)"
+
+回顾一下之前编写串口驱动的过程，它与即将实现的驱动类似，都是 PIO 来进行数据传输：
+
+- 根据规范定义端口，使用端口进行读写操作控制外设寄存器
+- 按照规定修改外设寄存器，使得设备按照预期的方式运行
+- 通过数据和状态寄存器，实现数据的发送和接收
+- 通过启用设备的中断，实现异步的数据传输（与轮询方式相对）
+
+在 [ATA 硬盘简介](../../wiki/ata.md) 中，介绍了 ATA 硬盘的基本工作原理，以及相关概念。
+
+在 `kernel/src/drivers/ata/bus.rs` 中，定义了 `AtaBus` 结构体，它扮演了实际与 CPU 进行数据交换的角色，而在 `mod.rs` 中定义的 `AtaDrive` 则扮演了磁盘的抽象。
+
+这种设计类似于过往的实现中将 `serial` 与 `uart16550` 分开，不过磁盘会有自己的 `model` 等信息，需要获取并存储在 `AtaDrive` 中。
+
 ## FAT16 文件系统
 
 ## 思考题
 
 1. 为什么在 `pkg/storage/lib.rs` 中声明了 `#![cfg_attr(not(test), no_std)]`，它有什么作用？哪些因素导致了 `kernel` 中进行单元测试是一个相对困难的事情？
 
+2. 留意 `MbrTable` 的类型声明，为什么需要泛型参数 `T` 满足 `BlockDevice<B> + Clone`？为什么需要 `PhantomData<B>` 作为 `MbrTable` 的成员？在 `PartitionTable` trait 中，为什么需要 `Self: Sized` 约束？
+
 ## 加分项

docs/labs/0x08/index.md

@@ -6,6 +6,24 @@
 
 请从下列任务中，选择一到两个目标进行实现：
 
+### VGA 显示输出
+
+串口输出只是最基本的交互方式，尝试在 bootloader 中，利用 `get_handle_for_protocol::<GraphicsOutput>` 获取到 VGA 显示的模式、分辨率、缓冲区地址等信息。
+
+之后通过利用 `embedded-graphics` 等库，实现一个简单的图形输出驱动，赋予操作系统绘制图形的能力，之后实现一个简单的 Shell 显示，并激活键盘输入的驱动，通过和串口启动共享缓冲区的方式，响应键盘输入。
+
+#### 实现目标
+
+1. 在 bootloader 中，获取图形输出的相关信息，并传递给内核。
+2. 实现一个简单的图形输出驱动，支持基本的 VGA 图形绘制操作。
+3. 利用 `embedded-graphics` 实现字符渲染。
+4. 为 VGA 显示实现一个 Shell 输出，使其能够输出字符、清屏等，并将其对接到合适的日志输出。
+
+#### 加分项
+
+1. 利用键盘输入中断，为 QEMU 的 GUI 界面实现输入输出。
+2. 尝试将 Shell 部分限制在屏幕的下半部分，并在上半部分实现一些图像的绘制。作为一个例子，你可以利用 `sleep` 等方式，实现一个不断绘制转动的钟表的进程，并让它作为一个后台进程运行。
+
 ### 可读写的临时文件系统
 
 根据现有的其他 OS 实验中的文件系统设计、或参考现有的文件系统设计，结合你学过的算法、组织数据的方式，实现一个简单的文件系统的驱动。
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 1. 尝试实现文件系统的硬链接，并测试读写操作。
 2. 修改 QEMU 参数，挂载一块虚拟磁盘，尝试实现文件的持久化。
 
-### VGA 显示输出
+### 块设备的缓存层
 
-串口输出只是最基本的交互方式，尝试在 bootloader 中，利用 `get_handle_for_protocol::<GraphicsOutput>` 获取到 VGA 显示的模式、分辨率、缓冲区地址等信息。
+在 `storage` 包中，基于目前已有的实现，实现一个块设备的缓存层。
 
-之后通过利用 `embedded-graphics` 等库，实现一个简单的图形输出驱动，赋予操作系统绘制图形的能力，之后实现一个简单的 Shell 显示，并激活键盘输入的驱动，通过和串口启动共享缓冲区的方式，响应键盘输入。
+这里给出一个缓存设备结构体的设计参考：
+
+```rust
+pub struct CachedDevice<B, C>
+where
+    B: BlockTrait,
+    C: CacheManager<B>,
+{
+    cache: C,
+    device: Arc<dyn BlockDevice<B>>,
+}
+```
+
+其中，`CacheManager` trait 定义缓存层的缓存管理器，在预期的实现中，你并不需要在这里实现具体的缓存策略，而将其留在 `kernel` 中实现。
 
 #### 实现目标
 
-1. 在 bootloader 中，获取图形输出的相关信息，并传递给内核。
-2. 实现一个简单的图形输出驱动，支持基本的 VGA 图形绘制操作。
-3. 利用 `embedded-graphics` 实现字符渲染。
-4. 为 VGA 显示实现一个 Shell 输出，使其能够输出字符、清屏等，并将其对接到合适的日志输出。
+1. 对设备缓存层、缓存管理器、缓存块进行抽象，并进行泛型设计。
+2. 缓存管理器提供缓存块的获取、存储能力。
+3. 缓存块实现脏数据标记、缓存块的读写，并为自身实现 `Drop` 时的自动写回。
+4. 为设备缓存层实现 `BlockDevice<B>` trait。
+5. 在内核中定义实际的缓存结构体，为它实现缓存管理器的相关功能。
+6. 在最后的实现中，你应当能够将缓存层作为 `Fat16` 的 `inner`。
 
 #### 加分项
 
-1. 利用键盘输入中断，为 QEMU 的 GUI 界面实现输入输出。
-2. 尝试将 Shell 部分限制在屏幕的下半部分，并在上半部分实现一些图像的绘制。作为一个例子，你可以利用 `sleep` 等方式，实现一个不断绘制转动的钟表的进程，并让它作为一个后台进程运行。
+1. 向操作系统暴露缓存的使用情况，并在系统状态中进行展示。
+2. 验证缓存是否能带来一定的性能提升，设计相关测试并记录输出。

docs/wiki/ata.md

@@ -0,0 +1 @@
+# ATA 硬盘简介

mkdocs.yml

@@ -84,6 +84,7 @@ nav:
     - x64 数据结构概述: wiki/structures.md
     - 用户空间: wiki/userspace.md
     - 文件系统概述: wiki/fs.md
+    - ATA 硬盘简介: wiki/ata.md
 
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