AOA 13.pdf

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

WYŁĄCZNOŚĆ DO PUBLIKOWANIA TEGO TŁUMACZENIA

POSIADA RAG

HTTP://WWW.R-AG.PRV.PL

„THE ART OF ASSEMBLY LANGUAGE”

tłumaczone by KREMIK

Konsultacje naukowe: NEKRO

wankenob@priv5.onet.pl

nekro@pf.pl

&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

ROZDZIAŁ TRZYNASTY: MS-DOS, PC-BIOS i I/O PLIKÓW

Typowy system PC składa się z wielu innych składników poza CPU 80x86 i pamięci. MS-DOS i BIOS

PC dostarczają połączenia pomiędzy naszą aplikacją a wykorzystywanym sprzętem. Chociaż czasami jest

konieczność oprogramować sprzęt bezpośrednio, najczęściej lepiej jest pozostawić to oprogramowaniu

systemowemu (MS-DOS i BIOS) wykonującemu to za nas. Co więcej dużo łatwiej jest nam wywołać po prostu

podprogram wbudowany w nasz system niż pisać taki podprogram samemu.

Możemy uzyskać dostęp do sprzętu IBM PC na jednym z trzech ogólnych poziomów z języka

asemblera. Możemy oprogramować sprzęt bezpośrednio, możemy użyć podprogramów ROM BIOS do

uzyskania dostępu do sprzętu lub możemy uczynić wywołanie MS-DOS aby uzyskać dostęp do sprzętu. Każdy z

poziomów systemu ma swój własny zbiór zalet i wad.

Oprogramowanie bezpośrednie sprzętu oferuje dwie zalety w stosunku do pozostałych metod.:

sterowanie i wydajność. Jeśli będziemy sterowali trybami sprzętu możemy uzyskać poprawę wydajności

systemu przez wykorzystanie specjalnych sztuczek sprzętowych lub innych takich, których nie potrafią

podprogramy ogólnego przeznaczenia. Dla niektórych programów, takich jak edytory ekranowe (które muszą

mieć szybki dostęp do karty video) bezpośredni dostęp sprzętowy jest jedynym sposobem osiągnięcia rozsądnej

poprawienia poziomów.

Z drugiej strony, bezpośrednie programowanie sprzętu ma również swoje wady. Edytory

ekranowe, mające bezpośredni dostęp do pamięci video, mogą nie działać jeśli pojawi się nowy typ kart video w

IBM PC. Dla takich programów mogą być konieczne złożone sterowniki, zwiększające ilość pracy przy

tworzeniu i pielęgnacji takiego programu. Co więcej, mając napisanych kilka programów, uzyskujących dostęp

do pamięci ekranowej bezpośrednio i zakładając, że IBM wyprodukował nowe, niekompatybilne rozszerzenie,

będziemy musieli przepisać wszystkie nasze programy tak, aby działały z nowymi kartami video.

Nasza praca stałaby się znacznie łatwiejsza gdyby IBM dostarczył, w stałej, znanej lokacji jakiś

podprogramy, które wykonywałby wszystkie operacje ekranowe I/O za nas. Nasze wszystkie programy mogłyby

wywoływać te podprogramy. Kiedy producent wprowadziłby na rynek nowe rozszerzenie do kart, dostarczałby

nowego zbioru podprogramów dla wyświetlacza z kartą rozszerzenia. Te nowe podprogramy zastąpią stare lub je

uaktualnią, tak aby wywołanie starych podprogramów wywoływało tez podprogramy nowsze. Jeśli interfejs

programu jest taki sam pomiędzy dwoma zbiorami podprogramów, nasze programy będą działać z nowszymi

podprogramami.

IBM ma zaimplementowany taki mechanizm z oprogramowaniu systemowym. W najwyższym obszarze

jedno megabajtowej przestrzeni w PC znajdują się specjalistyczne adresy dla przechowywania danych ROM.

Chip pamięci ROM zawiera specjalne oprogramowanie Basic Input Output System (Podstawowy System

Wejścia – Wyjścia) lub BIOS. Podprogramy BIOS dostarczają niezależnego od sprzętu interfejsu dla różnych

urządzeń w systemie IBM PC. Na przykład jedną z usług BIOS jest sterowanie wyświetlaniem .Poprzez różne

wywołania podprogramu video BIOS, nasz program będzie mógł wypisać znaki na ekranie bez względu na

rzeczywistą , zainstalowaną kartę graficzną.

Jednym z wyższych poziomów jest MS-DOS. Podczas gdy BIOS pozwala nam manipulować

urządzeniami na bardzo niskim poziomie, MS-DOS dostarcza wysokopoziomowego interfejsu dla wielu

urządzeń. Na przykład jeden z podprogramów BIOS pozwala nam uzyskać dostęp do dyskietki. Dzięki temu

podprogramowi BIOS’a możemy odczytać lub zapisać bloki na dyskietce. Niestety BIOS nie wie nic o takich

rzeczach jak pliki czy katalogi. O wie tylko o blokach. Jeśli chcesz uzyskać dostęp do pliku na dyskietce

stosując wywołanie BIOS’a musisz wiedzieć dokładnie gdzie ten plik pojawia się na powierzchni dyskietki. Z

drugiej strony wywołanie MS-DOS pozwala nam działać na nazwie pliku zamiast na adresie dyskowym pliku.

MS-DOS śledzi gdzie na powierzchni dyskietki są pliki i wywołując ROM BIOS odczytuje właściwy blok dla

nas. Ten wysokopoziomowy interfejs znacznie redukuje ilość wysiłku jaki nasz program musi wydatkować na

uzyskanie dostępu do danych na dyskietce.

Celem tego rozdziału jest dostarczenie krótkiego wprowadzenia do różnych usług BIOS’a i DOS’a

dostępnych dla nas. Rozdział ten nie próbuje opisywać wszystkich podprogramów lub opcji dostępnych przy

każdym podprogramie. Jest kilka tekstów większych od tego, które próbują opisać tylko BIOS lub tylko DOS.

Zatem każda próba dostarczenia opisu MS-DOS lub BIOS w pojedynczym tekście jest skazana na porażkę już

na starcie – oba są ruchomymi celami, zmieniającymi specyfikację przy każdej nowej wersji. Więc zamiast

wyjaśniać wszystko, rozdział ten po prostu będzie próbował prezentować smaczki.

13.0 WSTĘP

Rozdział ten przedstawia materiał, który jest specyficzny dla PC. Informacje te o BIOS’ie i DOS’ie nie

są konieczne jeśli chcesz nauczyć się programowania w języku assemblera; jednakże informacje te są ważne dla

każdego chcącego pisać programy assemblerowe ,które działają pod MS-DOS na kompatybilnych maszynach z

PC. W wyniku tego, większość informacji w tym rozdziale jest opcjonalna dla tych , którzy chcą nauczyć się

ogólnego programowania w assemblerze. Z drugiej strony, informacje te informacje są przydatne dla tego kto

chce pisać aplikacje w assemblerze na PC.

Te części ,które mają prefiks „•” są niezbędne. Te części z „⊗” omawiają zaawansowane tematy, które

możemy odłożyć na później.

• BIOS IBM PC

⊗ Zrzut ekranu

• Usługi video

⊗ Instalowanie sprzętu

⊗ Dostępność pamięci

⊗ Usługi nisko poziomowe

• Złącze szeregowe We/Wy

⊗ Usługi różnorodne

• Usługi klawiatury

• Usługi drukowania

⊗ Działanie BASIC

⊗ Ponowne uruchomienie komputera

⊗ Zegar czasu rzeczywistego

• Sekwencja wywołania MS-DOS

• Funkcje znakowe MS-DOS

⊗ Polecenia napędu MS-DOS

⊗ Funkcje czasu i daty MS-DOS

⊗ Funkcje zarządzania pamięcią MS-DOS

⊗ Funkcje sterowania procesem MS-DOS

• „Nowe” segregowanie wywołań MS-DOS

• Otwieranie pliku

• Tworzenie pliku

• Zamykanie pliku

• Czytanie z pliku

• Zapis do pliku

⊗ Przeszukiwanie

⊗ Ustawienie adresu przekazania dysku

⊗ Znajdowanie pierwszego pliku

⊗ Znajdowanie kolejnego pliku

• Usuwanie pliku

• Zmiana nazwy pliku

⊗ Zmiana / pobranie atrybutu pliku

⊗ Pobranie / ustawienie daty i czasu pliku

⊗ Inne wywołania DOS

• Przykłady plików I/O

• Zblokowane pliki I/O

⊗ Program Segment Prefix

⊗ Dostęp do parametrów linii poleceń

⊗ ARGC i ARGV

• Pliki podprogramów I/O Standardowej Biblioteki UCR

• FOPEN

• FCREATE

• FCLOSE

• FFLUSH

• FGETC

• FREAD

• FPUTC

• FWRITE

⊗ Przekierowanie na porty I/O przez podprogramy plików I/O STDLIB

13.1 BIOS IBM PC

Zamiast umieścić podprogramy BIOS’u w stałych komórkach pamięci w ROM, IBM użył dużo

bardziej elastycznego podejścia przy projektowaniu BIOS’u. Dla wywołania podprogramu BIOS’a, używamy

jednej z instrukcji przerwania programowego int 80x86. Instrukcja int używa następującej składni:

int

wartość

Wartość jest jakąś liczbą z zakresu 0..255. Wykonanie instrukcji int będzie powodowała w 80x86 przekazanie

sterowania do jednej z 256 różnych procedur obsługi przerwań. Tablica wektorów przerwań zaczyna się w

fizycznej komórce pamięci pod adresem 0:0, przechowując adresy tych procedur obsługi przerwań. Każdy

adres jest pełnym adresem segmentowym, wymagającym czterech bajtów więc jest 400h bajtów w tablicy

wektorów przerwań – jeden adres segmentowy dla każdego z 256 możliwych przerwań programowych. Na

przykład, int 0 przekazuje sterowane do podprogramu którego adres znajduje się w komórce 0:0, int 1

przekazuje sterowanie do podprogramu, którego adres jest pod 0:4, int 2 pod 0:8, int 3 pod 0:C a int 4 pod 0:10.

Kiedy resetujemy PC jedną z pierwszych czynności jest zainicjalizowanie kilku z tych wektorów

przerwań aby wskazały podprogramy usług BIOS. Później, kiedy wykonujemy odpowiednią instrukcje int,

sterownie jest przekazane do właściwego kodu BIOS.

Jeśli tylko wywołujemy podprogramy BIOS ( w przeciwieństwie do ich napisania) możemy zobaczyć,

że instrukcje int są niczym więcej niż specjalnymi instrukcjami call.

13.2 Wprowadzenie do usług BIOS’a

BIOS IBM PC używa przerwań programowych 5 i 10h..1Ah dla realizacji różnych działań. Dlatego też

instrukcje int 5 i int 10h.. int 1ah dostarczają interfejsu do BIOS’a. Poniższa tablica streszcza usługi BIOS:

INT

Funkcja

Operacja zrzutu ekranowego

10h

Obsługa monitora

11h

Konfiguracja komputera

12h

określenie rozmiaru pamięci

13h

Usługa obsługi dysków

14h

Obsługa złącza szeregowego I/O

15h

Dodatkowe funkcje

16h

Obsługa klawiatury

17h

Obsługa drukarki

18h

BASIC

19h

Gorący restart systemu

1Ah

Usługa zegara czasu rzeczywistego

Większość z tych podprogramów wymaga różnych parametrów w rejestrach 80x86. Niektóre wymagają

dodatkowych parametrów w pewnych komórkach pamięci. Poniższe sekcje opisują dokładnie działanie wielu z

podprogramów BIOS’a.

13.2.1 INT 5 –WYDRUK ZAWARTOŚCI EKRANU

Instrukcja

int 5h

Działanie BIOS

wydruk bieżącej zawartości ekranu

Parametry

brak

Jeśli wykonujemy instrukcję int 5h, PC wyśle dokładna kopię obrazu monitora na drukarkę jak gdybyś

nacisnął klawisz PrtSc na klawiaturze. W rzeczywistości BIOS wywołuje instrukcję int 5h kiedy naciskasz

PrtSc, więc te dwie operacje są dokładnie identyczne (jedynie jedna jest sterowana programowo zamiast

ręcznie). Zauważmy, że 80286 i późniejsze procesory również używają int 5h dla pułapki BOUNDS.

13.2.2 INT 10h - USŁUGI VIDEO

Instrukcja

int 10h

Działanie BIOS

Usługi video

Parametry

Kilka, przekazywane w rejestrach ax, bx, cx, dx i es:bp

Instrukcja int 10h wykonuje kilka pokrewnych funkcji ekranowych. Możemy zastosować ja do

inicjalizacji monitora, ustawienie rozmiaru i pozycji kursora, odczyt pozycji kursora, manipulacje piórem

świetlnym, odczyt i zapis aktywnej strony, przesuwanie danych na ekranie w górę i w dół, odczyt i zapis

znaków, odczyt i zapis pikseli w trybie graficznym i zapis łańcucha znaków na ekranie. Wybierasz poszczególne

funkcje poprze ustawienie wartości w rejestrze ah.

Usługi video przedstawiają jeden z większych zbiorów dostępnych wywołań BIOS. Jest wiele różnych

kart graficznych wyprodukowanych dla PC , każda z pomniejszymi zmianami i często mająca swój własny,

unikalny zbiór funkcji BIOS.. BIOS odnosi się w tej dodatkowej liście do większości dostępnych funkcji, ale

jak powiedziałem wcześniej, lista ta jest niekompletna i przestarzała, nie nadążając za szybkimi zmianami w

technologii.

Prawdopodobnie najbardziej powszechnym zastosowaniem wywołania usługi video jest podprogram

wypisujący znaki:

Nazwa:

Zapis znaku na ekranie w trybie TTY

Parametry:

ah = 0Eh, al. = kod ASCII (w trybie graficznym, bl = numer strony)

Podprogram ten zapisuje pojedynczy znak na ekranie. MS-DOS wywołuje ten podprogram do wyświetlania

znaków na ekranie. Standardowa Biblioteka UCR również dostarcza wywołania , które pozwala nam zapisać

znak bezpośrednio na ekranie przy użyciu wywołania BIOS.

Większość podprogramów ekranowych BIOS jest napisanych kiepsko. Są one niezmiernie wolne i nie

dostarczają, w pewnym sensie, poprawy funkcjonalności. Z tego powodu większość programistów (którzy

potrzebują wysoko wydajnych sterowników ekranowych) kończy na napisaniu swoich własnych kodów

ekranowych. Uwzględnia to szybkość przy nakładach na przenośność oprogramowania. Niestety, rzadko

mammy inny wybór. Jeśli chcemy funkcjonalności zamiast szybkości, powinniśmy rozważyć zastosowanie

sterownika ekranowego ANSI.SYS dostarczanego z MS-DOS. Sterownik ten dostarcza wszystkich rodzajów

użytecznych usług, takich jak czyszczenie końca linii, czyszczenie końca ekranu, itp.

TABLICA 49: FUNKCJE VIDEO BIOS (Lista częściowa)

Parametry wejściowe

Parametry wyjściowe

Opis

al = tryb wyświetlanie

Ustawianie trybu wyświetlania

ch - linia początkowa

cl - linia końcowa

Ustawienie kształtu i rozmiaru kursora.

Wartości linii są w zakresie 0..15.

Możemy ukryć kursor poprzez ustawienie

ch = 20h

bh – numer strony

dh - wiersz

dl – kolumna

Ustawienie pozycji kursora (x,y) na

ekranie. Zazwyczaj określimy stronę

zerową. BIOS zachowa oddzielny kursor

dla każdego kursora.

bh – numer strony

ch – linia początkowa

cl – linia końcowa

dl – kolumna

dh – wiersz

Pobranie pozycji i rozmiaru kursora

Przestarzałe (obsługa pióra świetlnego)

Al.–numerstrony

Ustawienie aktywnej strony. Zmiana

aktywnej strony na stronę o

wyszczególnionym numerze. Strona

zerowa jest standardową stroną tekstu.

Większość kart graficznych wspiera do

ośmiu stron tekstu (0..7)

Al– liczba linii do

przewinięcia

Bh – atrybut ekranowy dla

wyzerowanej przestrzeni

cl – kolumna lewego

górnego rogu okna

ch – wiersz lewego górnego

rogu okna

dl - kolumna prawego

dolnego rogu

dh – wiersz prawego

dolnego rogu

Czyści lub przesuwa okno. Jeśli al

Zawiera zero, funkcja czyści prostokątną

część ekranu wyszczególnioną przez cl /

ch (lewy górny róg) i dl / dh (dolny prawy

róg). Jeśli al. Zawiera jakąś inną wartość,

prostokątne okno będzie przewijane w dół

o liczbę linii określoną w al.

Al.– liczba linii do

przewinięcia

Bh – atrybut ekranu dla

czyszczonej przestrzeni

cl – kolumna lewego

górnego rogu okna

ch – wiersz lewego górnego

rogu okna

dl – kolumna prawego

dolnego rogu okna

dh - wiersz prawego

dolnego rogu okna

Czyści lub przesuwa okno. Jeśli al

zawiera zero, funkcja czyści prostokątną

część ekranu wyszczególnioną przez cl /

ch (lewy górny róg) i dl / dh (dolny prawy

róg). Jeśli al Zawiera jakąś inną wartość,

prostokątne okno będzie przewijane w dół

o liczbę linii określoną w al

bh – numer strony

Al. – kod znaku

Ah – atrybut znaku

Odczyt bajtu kodu i atrybuty znaku

ASCII spod bieżącej pozycji kursora

l. – znak

Bh – numer strony

bl – atrybut

cx – liczba znaków do

zapisania

Zapisuje cx kopii znaku i atrybutu z al./bl

zaczynając spod bieżącej pozycji kursora

na ekranie. Nie zmienia pozycji kursora.

0Ah Al. – znak

Bh – numer strony

Zapisuje znak z al. w bieżącej pozycji

ekranu stosując istniejący atrybut. Nie

zmienia pozycji kursora

0Bh Bh - 0

bl – kolor tła

Ustala paletę kolorów dla wyświetlania

tekstu

0Eh Al. – kod znaku

Bh – numer strony

Wypisuje znak na ekranie. Używa

istniejącego atrybutu i zmienia pozycję

kursora po zapisaniu

0Fh

ah – liczba znaków w wierszu

al. – tryb pracy

bh – numer strony

Zwraca informacje o trybie video

Zauważmy, że jest wiele innych podfunkcji BIOS 10h. W większości te inne funkcje zajmują się

trybem graficznym (BIOS jest zbyt wolny aby zajmować się grafiką, więc nie powinniśmy używać tych

wywołań) i rozszerzonym cechami pewnych kart graficznych.

13.2.3 INT 11h – Konfiguracja komputera

Instrukcja:

int 11h

Działanie BIOS:

zwraca listę wyposażenia komputera

Parametry:

na wejściu: żadnych, na wyjściu: AX zawierający listę wyposażenia

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: