Министерство образования Республики Беларусь Белорусский Государственный
Университет Информатики и Радиоэлектроники
Кафедра ЭВМ
Пояснительная записка
к курсовому проекту по курсу
“СПO ЭВМ”,
на тему:
“DOS-extender для компилятора Borland C++ 3.1, защищенный режим
процессора 80286, организация многозадачной работы процессора”
Выполнил:
студент группы 500501
Балахонов Е.В.
Минск 2000
Оглавление.
TOC \o “1-3” \h \z HYPERLINK \l “_Toc481841104” 1. Введение.
PAGEREF _Toc481841104 \h 2
HYPERLINK \l “_Toc481841105” 1.1 Уровни программной поддержки
защищенного режима. PAGEREF _Toc481841105 \h 2
HYPERLINK \l “_Toc481841106” 1.1.1 Интерфейс BIOS. PAGEREF
_Toc481841106 \h 2
HYPERLINK \l “_Toc481841107” 1.1.2 интерфейс драйвера HIMEM.SYS.
PAGEREF _Toc481841107 \h 2
HYPERLINK \l “_Toc481841108” 1.1.3 интерфейс EMS/VCPI. PAGEREF
_Toc481841108 \h 3
HYPERLINK \l “_Toc481841109” 1.1.4 интерфейс DPMI. PAGEREF
_Toc481841109 \h 3
HYPERLINK \l “_Toc481841110” 1.1.5 расширители DOS (DOS-экстендеры).
PAGEREF _Toc481841110 \h 3
HYPERLINK \l “_Toc481841111” 1.2 Текущее положение дел в мире
DOS-extender-ов. PAGEREF _Toc481841111 \h 4
HYPERLINK \l “_Toc481841112” 2. Обоснование выбора средств. PAGEREF
_Toc481841112 \h 4
HYPERLINK \l “_Toc481841113” 3. Реализация работы программы в
защищенном режиме процессора 80286. PAGEREF _Toc481841113 \h 5
HYPERLINK \l “_Toc481841114” 3.1 Адресация защищенного режима
процессора 80286. PAGEREF _Toc481841114 \h 5
HYPERLINK \l “_Toc481841115” 3.2 Переход в защищенный режим
процессора 80286 PAGEREF _Toc481841115 \h 8
HYPERLINK \l “_Toc481841116” 3.3 Возврат в реальный режим процессора.
PAGEREF _Toc481841116 \h 10
HYPERLINK \l “_Toc481841117” 3.4 Обработка прерываний в защищенном
режиме. PAGEREF _Toc481841117 \h 11
HYPERLINK \l “_Toc481841118” 3.5 Реализация мультизадачности.
PAGEREF _Toc481841118 \h 13
HYPERLINK \l “_Toc481841119” 3.5.1 Контекст задачи. PAGEREF
_Toc481841119 \h 14
HYPERLINK \l “_Toc481841120” 3.5.2 Переключение задач. PAGEREF
_Toc481841120 \h 15
HYPERLINK \l “_Toc481841121” 3.5.3 Разделение ресурсов. PAGEREF
_Toc481841121 \h 16
HYPERLINK \l “_Toc481841122” 3.5.4 Задачи. PAGEREF _Toc481841122 \h
16
HYPERLINK \l “_Toc481841123” 4. Полные исходные тексты программы.
PAGEREF _Toc481841123 \h 17
HYPERLINK \l “_Toc481841124” 4.1 Файл TOS.INC. Определение констант и
структур для модулей, составленных на языке ассемблера. PAGEREF
_Toc481841124 \h 17
HYPERLINK \l “_Toc481841125” 4.2 Файл TOS.H. Определение констант и
структур для модулей, составленных на языке Си. PAGEREF _Toc481841125
\h 18
HYPERLINK \l “_Toc481841126” 4.3 Файл TOS.H. Основной файл программы.
PAGEREF _Toc481841126 \h 19
HYPERLINK \l “_Toc481841127” 4.4 Файл TASKS.C. Содержит функции
задач. PAGEREF _Toc481841127 \h 24
HYPERLINK \l “_Toc481841128” 4.5 Файл SEMAPHOR.C. Содержит процедуры
для работы с семафорами. PAGEREF _Toc481841128 \h 26
HYPERLINK \l “_Toc481841129” 4.6 Файл TIMER.C. Процедуры для работы с
таймером и диспетчер задач. PAGEREF _Toc481841129 \h 27
HYPERLINK \l “_Toc481841130” 4.7 Файл EXCEPT.C. Обработка исключений.
PAGEREF _Toc481841130 \h 28
HYPERLINK \l “_Toc481841131” 4.8 Файл INTPROC.C. Заглушки для
аппаратных прерываний. PAGEREF _Toc481841131 \h 29
HYPERLINK \l “_Toc481841132” 4.9 Файл KEYB.C. Ввод символа с
клавиатуры. PAGEREF _Toc481841132 \h 30
HYPERLINK \l “_Toc481841133” 4.10 Файл KEYBOARD.ASM. Процедуры для
работы с клавиатурой. PAGEREF _Toc481841133 \h 30
HYPERLINK \l “_Toc481841134” 4.11 Файлы SCREEN.H и SCREEN.C – модуль
для работы с видеоадаптером. PAGEREF _Toc481841134 \h 34
HYPERLINK \l “_Toc481841135” 4.11.1 SCREEN.H PAGEREF _Toc481841135
\h 34
HYPERLINK \l “_Toc481841136” 4.11.2 SCREEN.C PAGEREF _Toc481841136
\h 34
HYPERLINK \l “_Toc481841137” 4.12 Файл TOSSYST.ASM. Процедуры для
инициализации, перехода в защищённый режим и возврата в реальный режим,
для загрузки регистра TR и переключения задач. PAGEREF _Toc481841137
\h 36
HYPERLINK \l “_Toc481841138” 5. Выводы. PAGEREF _Toc481841138 \h
41
HYPERLINK \l “_Toc481841139” 6. Литература. PAGEREF _Toc481841139
\h 41
1. Введение.
Операционная система MS DOS, не смотря на свое моральное устаревание,
все еще довольно часто находит применение на парке старых ПК, а значит,
все еще существует необходимость создания программ для нее.
К сожалению, написание программ в реальном режиме процессоров
архитектуры Intel x86 осложнено отсутствием возможности использовать в
программе оперативную память объемом свыше пресловутых 640 килобайт, а
реально свыше 500-620 килобайт. Это ограничение к сожалению преследует
MS DOS и аналогичные ей ОС других производителей, начиная с того
момента, как горячо любимый в околокомпьютерных кругах Билл Гейтс
заявил, что 640 килобайт достаточно для всех возможных задач ПК.
Преодоление барьера 640 килобайт в новых версиях MS DOS усложнялось
необходимостью совместимости с старыми программами, которые жизненно
необходимо было поддерживать. Программирование защищенного режима
процессора и расширенной памяти требовало от программистов недюжинных
знаний архитектуры процессоров Intel и достаточно трудоемкого
программирования.
1.1 Уровни программной поддержки защищенного режима.
Инженерная мысль не стоит на месте, особенно в такой области, как
программирование. Задача программной поддержки защищённого режима и
поддержки работы с расширенной памятью получила не одно, а сразу
несколько решений. Этими решениями стали так называемые уровни
программной поддержки защищённого режима и поддержки работы с
расширенной памятью:
интерфейс BIOS;
интерфейс драйвера HIMEM.SYS;
интерфейс EMS/VCPI;
интерфейс DPMI;
расширители DOS (DOS-экстендеры).
1.1.1 Интерфейс BIOS.
Интерфейсом самого низкого уровня является интерфейс BIOS,
предоставляемый программам в виде нескольких функций прерывания BIOS
INT 15h. Интерфейс BIOS позволяет программе перевести процессор из
реального режима в защищённый, переслать блок памяти из стандартной
памяти в расширенную или из расширенной в стандартную. Этим все его
возможности и ограничиваются. Интерфейс BIOS используется для старта
мультизадачных операционных систем защищённого режима (таких, как OS/2)
или в старых программах, работающих с расширенной памятью в защищённом
режиме (например, СУБД ORACLE версии 5.1).
1.1.2 интерфейс драйвера HIMEM.SYS.
С помощью функций, предоставляемых этим драйвером, программа может
выполнять различные действия с блоками расширенной памяти, а также
управлять адресной линией A20. Основное различие между способом работы с
расширенной памятью драйвера HIMEM.SYS и интерфейсом прерывания BIOS
INT 15h заключается в том, что первый выполняет выделение программе и
внутренний учёт блоков расширенной памяти, а второй рассматривает всю
расширенную память как один непрерывный участок. Однако драйвер
HIMEM.SYS не открывает для программ доступ к защищённому режиму. Он
полностью работает в реальном режиме, а для обращения к расширенной
памяти использует либо недокументированную машинную команду LOADALL
(если используется процессор 80286), либо возможности процессора 80386,
который позволяет адресовать расширенную память в реальном режиме (при
соответствующей инициализации системных регистров и таблиц).
1.1.3 интерфейс EMS/VCPI.
Используя трансляцию страниц, некоторые драйверы памяти (например,
EMM386 или QEMM) могут эмулировать присутствие дополнительной памяти,
используя расширенную память. При этом стандартный набор функций
управления дополнительной памятью, реализованный в рамках прерывания
INT 67h, дополнен еще несколькими функциями для работы в защищённом
режиме процессора. Эти новые функции реализуют интерфейс виртуальной
управляющей программы VCPI (Virtual Control Programm Interface). Они
позволяют устанавливать защищённый и виртуальный режимы работы
процессора, работать с расширенной памятью на уровне страниц и
устанавливать специальные отладочные регистры процессора i80386.
Интерфейс VCPI облегчает использование механизма трансляции страниц,
освобождая программиста от необходимости работать с системными
регистрами процессора.
1.1.4 интерфейс DPMI.
Интерфейс DPMI (DOS Protected Mode Interface – интерфейс защищённого
режима для DOS) реализуется модулем, называющимся сервером DPMI. Этот
интерфейс доступен для тех программ, которые работают на виртуальной
машине WINDOWS или OS/2 версии 2.0 (позже мы обсудим некоторые детали,
связанные с использованием интерфейса DPMI в WINDOWS). Интерфейс DPMI
предоставляет полный набор функций для создания однозадачных программ,
работающих в защищённом режиме. В этом интерфейсе имеются функции для
переключения из реального режима в защищённый и обратно, для работы с
локальной таблицей дескрипторов LDT, для работы с расширенной и
стандартной памятью на уровне страниц, для работы с прерываниями (в том
числе для вызова прерываний реального режима из защищённого режима), для
работы с отладочными регистрами процессора i80386. Это наиболее развитый
интерфейс из всех рассмотренных ранее.
1.1.5 расширители DOS (DOS-экстендеры).
Последний, самый высокий уровень программной поддержки защищённого
режима – расширители DOS или DOS-экстендеры (DOS-extender). Они
поставляются, как правило, вместе со средствами разработки программ
(трансляторами) в виде библиотек и компонуются вместе с создаваемой
программой в единый загрузочный модуль. DOS-экстендеры значительно
облегчают использование защищённого режима и расширенной памяти в
программах, предназначенных для запуска из среды MS-DOS. Программы,
составленные с использованием DOS-экстендеров, внешне очень похожи на
обычные программы MS-DOS, однако они получают управление, когда
процессор уже находится в защищённом режиме. К формируемому с помощью
DOS-экстендера загрузочному модулю добавляются процедуры, необходимые
для инициализации защищённого режима. Эти процедуры первыми получают
управление и выполняют начальную инициализацию таблиц GDT, LDT, IDT,
содержат обработчики прерываний и исключений, систему управления
виртуальной памятью и т.д.
1.2 Текущее положение дел в мире DOS-extender-ов.
Еще несколько лет назад целые фирмы зарабатывали себе на существование
созданием различных модификаций DOS extender-ов. Например довольно
известный externder фирмы Phar Lap. После перехода большинства
пользователей в среду Win32 необходимость в DOS extender-ах резко
сократилась и большинство таких фирм, не сумев сориентироваться в
изменившихся условиях, прекратили свое существование.
Многие фирмы, разрабатывавшие компиляторы для DOS, включали в поставку
своих сред программирования DOS-extender-ы собственной разработки. Таким
примером может служить фирма Borland (ныне подразделение фирмы Corel) с
ее Borland Pascal, Borland C++ и расширителем DOS RTM.
В данный момент доступно несколько DOS-extender-ов по свободной
лицензии, которые могут использоваться кем угодно для любых целей. И это
понятно, денег на них сейчас не заработаешь.
Примеры таких программ:
ZRDX by Sergey Belyakov ( HYPERLINK “http://www.zrdx.da.ru”
http://www.zrdx.da.ru )
Маленький и функциональный DOS-extender для Watcom C++ и 32-х битных
исполняемых файлов формата OS/2 LE. Используется в коммерческих
программах, таких как антивирус AVP для DOS32.
WDOSX by Michael Tippach ( HYPERLINK “http://www.wuschel.demon.co.uk”
http://www.wuschel.demon.co.uk )
Самый впечатливший меня DOS-extender. Список поддерживаемых функций
просто поражает. Поддерживает все распространенные среды
программирования: Visual C++ 4 и позже, Borland C++ 4 и позже, Delphi 2
и позже. При желании никто не запрещает использовать Assembler.
2. Обоснование выбора средств.
DOS-экстендеры обычно поставляются в комплекте с трансляторами,
редакторами связей, отладчиками и библиотеками стандартных функций
(например, библиотеками для транслятора языка Си). Код DOS-extender
линкуется либо уже к готовому исполняемому файлу специальной программой
(чаще), либо линковка полностью проходит при помощи программы-линкера,
специально разработанного для данного компилятора.
В настоящий момент науке известны всего один DOS-extender для Borland
C++ 3.1. Это программа фирмы Phar Lap, не имеющая собственного названия.
Фирмы, к сожалению, давно уже нет, как и исходных текстов этого
DOS-extender-а. В него входил собственная программа – линкер и набор
специальных библиотек функций специально для Borland C++ 3.1, которой и
проводилась окончательная сборка EXE-файла.
Написание собственной среды разработки, вроде программ-линкеров и
собственных трансляторов языка Ассемблера явно выходит за переделы
данного курсового проекта. Поэтому остановимся на разработке набора
функций, позволяющих:
реализовать защищенный режим процессора 80286,
адресовать до 16 Мб памяти,
обрабатывать прерывания реального режима DOS
реализуем набор средств для создания параллельно выполняющихся потоков в
среде DOS.
После разработки необходимых средств, напишем программу–пример с их
использованием. Собственно это получится не просто программа, а некий
прототип многозадачной операционной системы.
Итак, согласно заданию буду пользоваться следующими средствами
разработки:
Borland C++ 3.1
Borland Turbo Assembler из поставки Borland C++ 3.1
3. Реализация работы программы в защищенном режиме процессора 80286.
3.1 Адресация защищенного режима процессора 80286.
Логический адрес в защищённом режиме (иногда используется термин
“виртуальный адрес”) состоит из двух 16-разрядных компонент – селектора
и смещения. Селектор записывается в те же сегментные регистры, что и
сегментный адрес в реальном режиме. Однако преобразование логического
адреса в физический выполняется не простым сложением со сдвигом, а при
помощи специальных таблиц преобразования адресов.
В первом приближении можно считать, что для процессора i80286 селектор
является индексом в таблице, содержащей базовые 24-разрядные физические
адреса сегментов. В процессе преобразования логического адреса в
физический процессор прибавляет к базовому 24-разрядному адресу
16-разрядное смещение, т.е. вторую компоненту логического адреса (Рис.
1).
Такая схема формирования физического адреса позволяет непосредственно
адресовать 16 мегабайт памяти с помощью 16-разрядных компонент
логического адреса.
Таблиц дескрипторов в системе обычно присутствует от одной до нескольких
десятков. Но всегда существует так называемая таблица GDT (Global
Descriptor Table), в которой обычно хранится описание сегментов самой
операционной системы защищенного режима 80286. Таблицы LDT (Local
Descriptor Table) создаются на каждый новый запускаемый процесс в
операционной системе, и в них хранится описание сегментов только одной
отдельной задачи.
Таблица дескрипторов – это просто таблица преобразования адресов,
содержащая базовые 24-разрядные физические адреса сегментов и некоторую
другую информацию. То есть каждый элемент таблицы дескрипторов
(дескриптор) содержит 24-разрядный базовый адрес сегмента и другую
информацию, описывающую сегмент.
Процессор 80286 имеет специальный 5-байтный регистр защищенного режима
GDTR, в котором старшие 3 байта содержат 24-разрядный физический адрес
таблицы GDT, младшие два байта – длину таблицы GDT, уменьшенную на 1.
Рис. 1. Схема преобразования логического адреса в физический в
защищенном режиме процессора 80286.
Перед переходом в защищённый режим программа должна создать в
оперативной памяти таблицу GDT и загрузить регистр GDTR при помощи
специальной команды LGDT.
Каждый элемент таблицы дескрипторов имеет следующий формат:
Общая его длина составляет 8 байт, в которых расположены следующие поля:
поле базового адреса длиной 24 бита содержит физический адрес сегмента,
описываемого данным дескриптором;
поле предела содержит размер сегмента в байтах, уменьшенный на единицу;
поле доступа описывает тип сегмента (сегмент кода, сегмент данных и
др.);
зарезервированное поле длиной 16 бит для процессора i80286 должно
содержать нули, это поле используется процессорами i80386 и i80486 (там,
в частности, хранится старший байт 32-разрядного базового адреса
сегмента).
Поле доступа, занимающее в дескрипторе один байт (байт доступа) служит
для классификации дескрипторов. На рис. 2 приведены форматы поля доступа
для трёх типов дескрипторов – дескрипторов сегментов кода, сегментов
данных и системных.
Рис. 2. Форматы поля доступа дескриптора.
Поле доступа дескриптора сегментов кода содержит битовое поле R,
называемое битом разрешения чтения сегмента. Если этот бит установлен в
1, программа может считывать содержимое сегмента кода. В противном
случае процессор может только выполнять этот код.
Биты P и A предназначены для организации виртуальной памяти. Их
назначение будет описано в разделе, посвящённом виртуальной памяти.
Сейчас отметим, что бит P называется битом присутствия сегмента в
памяти. Для тех сегментов, которые находятся в физической памяти (мы
будем иметь дело в основном с такими сегментами) этот бит должен быть
установлен в 1.
Любая попытка программы обратиться к сегменту памяти, в дескрипторе
которого бит P установлен в 0, приведёт к прерыванию.
Бит A называется битом обращения к сегменту и для всех наших программ
должен быть установлен в 0.
Поле доступа дескриптора сегмента данных имеет битовые поля W и D. Поле
W называется битом разрешения записи в сегмент. Если этот бит установлен
в 1, наряду с чтением возможна и запись в данный сегмент. В противном
случае при попытке чтения выполнение программы будет прервано.
Поле D задаёт направление расширения сегмента. Обычный сегмент данных
расширяется в область старших адресов (расширение вверх). Если же в
сегменте расположен стек, расширение происходит в обратном направлении –
в область младших адресов (расширение вниз). Для сегментов, в которых
организуются стеки, необходимо устанавливать поле D равным 1.
Рассмотрим, как таблица дескрипторов будет выглядеть на языке
программирования C. (В дальнейшем где это только возможно будем
применять язык С, а Ассемблер – только там, где это необходимо.):
typedef struct descriptor
{
word limit; // Предел (размер сегмента в байтах)
word base_lo; // Базовый адрес сегмента (младшее слово)
unsigned char base_hi; // Базовый адрес сегмента (старший байт)
unsigned char type_dpl; // Поле доступа дескриптора
unsigned reserved; // Зарезервированные 16 бит
} descriptor;
Данная структура описана в файле tos.h.
Инициализацию экземпляра такой структуры можно произвести при помощи
функции, подобной функции init_gdt_descriptor, описанной в файле tos.c:
void init_gdt_descriptor(descriptor *descr,
unsigned long base,
word limit,
unsigned char type)
{
// Младшее слово базового адреса
descr->base_lo = (word)base;
// Старший байт базового адреса
descr->base_hi = (unsigned char)(base >> 16);
// Поле доступа дескриптора
descr->type_dpl = type;
// Предел
descr->limit = limit;
// Зарезервированное поле, должно быть
// сброшено в 0 всегда (для процессоров 286)
descr->reserved = 0;
}
Например, запись в третий по счёту элемент GDT информации о сегменте
данных с сегментным адресом _DS и пределом 0xffff будет выглядеть так:
init_gdt_descriptor(&gdt[2], MK_LIN_ADDR(_DS, 0), 0xffffL,
TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT |
SEG_WRITABLE);
Макрос MK_LIN_ADDR определен в файле tos.h и служит для преобразования
адреса реального режима формата сегмент:смещение в физический адрес:
#define MK_LIN_ADDR(seg,off) (((unsigned long)(seg))
#include
#include
#include
#include “tos.h”
// ——————————–
// Определения вызываемых функций
// ——————————–
// Инициализация защищенного режима и вход в него
void Init_And_Protected_Mode_Entry(void);
void protected_mode(unsigned long gdt_ptr, unsigned int gdt_size,
word cseg, word dseg);
word load_task_register(word tss_selector);
void real_mode(void);
void jump_to_task(word tss_selector);
void load_idtr(unsigned long idt_ptr, word idt_size);
void Keyb_int(void);
void Timer_int(void);
void Int_30h_Entry(void);
extern word kb_getch(void);
void enable_interrupt(void);
void task1(void);
void task2(void);
void flipflop_task(void);
void keyb_task(void);
void init_tss(tss *t, word cs, word ds,
unsigned char *sp, func_ptr ip);
void init_gdt_descriptor(descriptor *descr, unsigned long base,
word limit, unsigned char type);
void exception_0(void); //{ prg_abort(0); }
void exception_1(void); //{ prg_abort(1); }
void exception_2(void); //{ prg_abort(2); }
void exception_3(void); //{ prg_abort(3); }
void exception_4(void); //{ prg_abort(4); }
void exception_5(void); //{ prg_abort(5); }
void exception_6(void); //{ prg_abort(6); }
void exception_7(void); //{ prg_abort(7); }
void exception_8(void); //{ prg_abort(8); }
void exception_9(void); //{ prg_abort(9); }
void exception_A(void); //{ prg_abort(0xA); }
void exception_B(void); //{ prg_abort(0xB); }
void exception_C(void); //{ prg_abort(0xC); }
void exception_D(void); //{ prg_abort(0xD); }
void exception_E(void); //{ prg_abort(0xE); }
void exception_F(void); //{ prg_abort(0xF); }
void exception_10(void); //{ prg_abort(0x10); }
void exception_11(void); //{ prg_abort(0x11); }
void exception_12(void); //{ prg_abort(0x12); }
void exception_13(void); //{ prg_abort(0x13); }
void exception_14(void); //{ prg_abort(0x14); }
void exception_15(void); //{ prg_abort(0x15); }
void exception_16(void); //{ prg_abort(0x16); }
void exception_17(void); //{ prg_abort(0x17); }
void exception_18(void); //{ prg_abort(0x18); }
void exception_19(void); //{ prg_abort(0x19); }
void exception_1A(void); //{ prg_abort(0x1A); }
void exception_1B(void); //{ prg_abort(0x1B); }
void exception_1C(void); //{ prg_abort(0x1C); }
void exception_1D(void); //{ prg_abort(0x1D); }
void exception_1E(void); //{ prg_abort(0x1E); }
void exception_1F(void); //{ prg_abort(0x1F); }
void iret0(void);
void iret1(void);
// ————————————–
// Глобальная таблица дескрипторов GDT
// ————————————–
descriptor gdt[11];
// ————————————–
// Дескрипторная таблица прерываний IDT
// ————————————–
gate idt[] =
{
// Обработчики исключений
{ (word)&exception_0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 0
{ (word)&exception_1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1
{ (word)&exception_2, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 2
{ (word)&exception_3, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 3
{ (word)&exception_4, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 4
{ (word)&exception_5, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 5
{ (word)&exception_6, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 6
{ (word)&exception_7, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 7
{ (word)&exception_8, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 8
{ (word)&exception_9, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 9
{ (word)&exception_A, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // A
{ (word)&exception_B, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // B
{ (word)&exception_C, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // C
{ (word)&exception_D, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // D
{ (word)&exception_E, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // E
{ (word)&exception_F, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // F
{ (word)&exception_10, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 10
{ (word)&exception_11, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 11
{ (word)&exception_12, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 12
{ (word)&exception_13, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 13
{ (word)&exception_14, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 14
{ (word)&exception_15, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 15
{ (word)&exception_16, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 16
{ (word)&exception_17, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 17
{ (word)&exception_18, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 18
{ (word)&exception_19, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 19
{ (word)&exception_1A, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1A
{ (word)&exception_1B, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1B
{ (word)&exception_1C, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1C
{ (word)&exception_1D, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1D
{ (word)&exception_1E, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1E
{ (word)&exception_1F, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1F
// Обработчик прерываний таймера
{ (word)&Timer_int, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 20
// { (word)&Keyb_int, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 21
// Вентиль задачи, запускающейся по прерыванию от клавиатуры
{ 0, KEYB_TASK_SELECTOR, 0, TYPE_TASK_GATE, 0 }, // 21
// Заглушки для остальных аппаратных прерываний
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 22
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 23
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 24
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 25
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 26
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 27
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 28
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 29
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2A
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2B
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2C
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2D
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2E
// Обработчик для программного прерывания, которое
// используется для ввода с клавиатуры
{ (word)&Int_30h_Entry, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, //
30
// Вентиль задачи FLIP_TASK
{ 0, FLIP_TASK_SELECTOR, 0, TYPE_TASK_GATE, 0 } // 31
};
// ——————————————-
// Сегменты TSS для различных задач
// ——————————————-
tss main_tss; // TSS главной задачи
tss task_1_tss; // TSS задачи TASK_1
tss task_2_tss; // TSS задачи TASK_2
tss keyb_task_tss; // TSS задач обслуживания
tss keyb_tss; // клавиатуры
tss flipflop_tss; // TSS задачи FLIP_TASK
// ——————————————-
// Стеки для задач
// ——————————————-
unsigned char task_1_stack[1024];
unsigned char task_2_stack[1024];
unsigned char keyb_task_stack[1024];
unsigned char keyb_stack[1024];
unsigned char flipflop_stack[1024];
word y=0; // номер текущей строки для вывода на экран
// ——————————————-
// Начало программы
// ——————————————-
extern int getcpu(void);
void main(void)
{
// Очищаем экран
textcolor(BLACK);
textbackground(LIGHTGRAY);
clrscr();
// Входим в защищённый режим процессора
Init_And_Protected_Mode_Entry();
// Выводим сообщение
vi_hello_msg();
y=3;
vi_print(0, y++, ” Установлен защищённый режим в главной задаче”,
0x7f);
// Загружаем регистр TR селектором главной задачи
// т.е. задачи main()
load_task_register(MAIN_TASK_SELECTOR);
// Переключаемся на задачу TASK_1
jump_to_task(TASK_1_SELECTOR);
// После возврата в главную задачу выдаём сообщение
vi_print(0, y++ ,” Вернулись в главную задачу”, 0x7f);
// Запускаем планировщик задач
vi_print(0, y++ ,” Запущен планировщик задач”, 0x70);
enable_interrupt(); // разрешаем прерывание таймера
// Ожидаем установки семафора с номером 0. После того,
// как этот семафор окажется установлен, возвращаемся
// в реальный режим.
// Семафор 0 устанавливается задачей, обрабатывающей ввод с
// клавиатуры, которая работает независимо от
// главной задаче.
vi_print(18, 24,” Для возврата в реальный режим нажмите ESC”, 0x70);
sem_clear(0); // сброс семафора 0
sem_wait(0); // ожидание установки семафора 0
// Возврат в реальный режим, стирание экрана и
// передача управления MS-DOS
real_mode();
textcolor(WHITE);
textbackground(BLACK);
clrscr();
}
// ———————————–
// Функция инициализации сегмента TSS
// ———————————–
void init_tss(tss *t, word cs, word ds,
unsigned char *sp, func_ptr ip)
{
t->cs = cs; // селектор сегмента кода
t->ds = ds; // поля ds, es, ss устанавливаем
t->es = ds; // на сегмент данных
t->ss = ds;
t->ip = (word)ip; // указатель команд
t->sp = (word)sp; // смещение стека
t->bp = (word)sp;
}
// ————————————————-
// Функция инициализации дескриптора в таблице GDT
// ————————————————-
void init_gdt_descriptor(descriptor *descr,
unsigned long base,
word limit,
unsigned char type)
{
// Младшее слово базового адреса
descr->base_lo = (word)base;
// Старший байт базового адреса
descr->base_hi = (unsigned char)(base >> 16);
// Поле доступа дескриптора
descr->type_dpl = type;
// Предел
descr->limit = limit;
// Зарезервированное поле, должно быть
// сброшено в 0 всегда (для процессоров 286)
descr->reserved = 0;
}
// ———————————————–
// Инициализация всех таблиц и вход
// в защищённый режим
// ———————————————–
void Init_And_Protected_Mode_Entry(void)
{
union REGS r;
// Инициализируем таблицу GDT, элементы с 1 по 5
init_gdt_descriptor(&gdt[1], MK_LIN_ADDR(_CS, 0),
0xffffL, TYPE_CODE_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_READABLE);
init_gdt_descriptor(&gdt[2], MK_LIN_ADDR(_DS, 0),
0xffffL, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
init_gdt_descriptor(&gdt[3],
MK_LIN_ADDR(_DS, &task_1_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1, TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
init_gdt_descriptor(&gdt[4],
MK_LIN_ADDR(_DS, &task_2_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1, TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
init_gdt_descriptor(&gdt[5],
MK_LIN_ADDR(_DS, &main_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1, TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализируем TSS для задач TASK_1, TASK_2
init_tss(&task_1_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR, task_1_stack+
sizeof(task_1_stack), task1);
init_tss(&task_2_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR, task_2_stack+
sizeof(task_2_stack), task2);
// Инициализируем элемент 6 таблицы GDT –
// дескриптор для сегмента видеопамяти
// Определяем видеорежим
r.h.ah = 15;
int86(0x10, &r, &r);
// Инициализация для монохромного режима
if (r.h.al == MONO_MODE)
init_gdt_descriptor(&gdt[6], MONO_VID_MEM,
3999, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
// Инициализация для цветного режима
else if (r.h.al == BW_80_MODE || r.h.al == COLOR_80_MODE)
init_gdt_descriptor(&gdt[6], COLOR_VID_MEM,
3999, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
else
{
printf(“\nИзвините, этот видеорежим недопустим.”);
exit(-1);
}
// Инициализация элементов 7 и 8 таблицы GDT
init_gdt_descriptor(&gdt[7],
MK_LIN_ADDR(_DS, &idt),
(unsigned long)IDT_SIZE-1,
TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
init_gdt_descriptor(&gdt[8],
MK_LIN_ADDR(_DS, &keyb_task_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1,
TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализация TSS для задачи KEYB_TASK
init_tss(&keyb_task_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR,
keyb_task_stack + sizeof(keyb_task_stack), keyb_task);
// Инициализация элемента 9 таблицы GDT
init_gdt_descriptor(&gdt[9],
MK_LIN_ADDR(_DS, &keyb_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1,
TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализация TSS для задачи KEYB обработки ввода с клавиатуры
init_tss(&keyb_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR,
keyb_stack + sizeof(keyb_stack), Keyb_int);
// Инициализация элемента 10 таблицы GDT
init_gdt_descriptor(&gdt[10],
MK_LIN_ADDR(_DS, &flipflop_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1,
TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализация TSS для задачи FLIP_TASK
init_tss(&flipflop_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR,
flipflop_stack + sizeof(flipflop_stack), flipflop_task);
// Загрузка регистра IDTR
load_idtr(MK_LIN_ADDR(_DS, &idt), IDT_SIZE);
// Вход в защищённый режим
protected_mode(MK_LIN_ADDR(_DS, &gdt), sizeof(gdt),
CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR);
}
4.4 Файл TASKS.C. Содержит функции задач.
#include
#include
#include
#include
#include
#include “tos.h”
#include “screen.h”
word dispatcher(void);
// Номер текущей строки для вывода на экран
extern unsigned int y;
// Задача TASK_1
void task1(void)
{
while(1)
{
vi_print(0,y++, ” Запущена задача TASK_1, ”
” возврат управления главной задаче”, 0x70);
jump_to_task(MAIN_TASK_SELECTOR);
// После повторного запуска этой задачи
// снова входим в цикл.
}
}
// Задача TASK_2
long delay_cnt1 = 0l;
word flipflop1 = 0;
void task2(void)
{
char Buf[B_SIZE + 1]; // Буфер вывода задачи 2
static TLabel Label1;
static TLabel Label2;
memset(Buf, ‘ ‘, B_SIZE);
Buf[B_SIZE] = 0;
Label1.Pos = 0;
Label1.Dir = 1;
Buf[Label1.Pos] = ‘/’;
Label2.Pos = B_SIZE;
Label2.Dir = 0;
Buf[Label2.Pos] = ‘\\’;
vi_print(30, 15, “Работает задача 2:”, 0x7f);
while (1)
{
// Периодически выводим на экран движки,
// каждый раз переключая
// семафор номер 1. Этот семафор однозначно
// соответствует выведенной на экран строке.
asm sti
if (delay_cnt1 > 150000l)
{
asm cli
StepLabel(&Label1, &Label2, Buf);
if (flipflop1)
{
vi_print(5, 16, Buf, 0x1f);
sem_clear(1);
}
else
{
vi_print(5, 16, Buf, 0x1f);
sem_set(1);
}
flipflop1 ^= 1;
delay_cnt1 = 0l;
asm sti
}
delay_cnt1++;
}
}
word flipflop = 0;
long delay_cnt = 0l;
// Эта задача также периодически выводит на экран
// с меньшим периодом. Кроме того, эта задача
// работает только тогда, когда установлен
// семафор номер 1.
void flipflop_task(void)
{
char Buf[B_SIZE + 1]; // Буфер вывода задачи 2
static TLabel Label1;
static TLabel Label2;
memset(Buf, ‘ ‘, B_SIZE);
Buf[B_SIZE] = 0;
Label1.Pos = 0;
Label1.Dir = 1;
Buf[Label1.Pos] = ‘/’;
Label2.Pos = B_SIZE;
Label2.Dir = 0;
Buf[Label2.Pos] = ‘\\’;
vi_print(30, 12, “Работает задача 0:”, 0x7f);
while(1)
{
asm sti
if (delay_cnt > 20000l )
{
sem_wait(1); // ожидаем установки семафора
asm cli
StepLabel(&Label1, &Label2, Buf);
vi_print(5, 13, Buf, 0x1f);
flipflop ^= 1;
delay_cnt = 0l;
asm sti
}
delay_cnt++;
}
}
word keyb_code;
extern word keyb_status;
// Эта задача вводит символы с клавиатуры
// и отображает скан-коды нажатых клавиш
// и состояние переключающих клавиш на экране.
// Если нажимается клавиша ESC, задача
// устанавливает семафор номер 0.
// Работающая параллельно главная задача
// ожидает установку этого семафора. Как только
// семафор 0 окажется установлен, главная задача
// завершает свою работу и программа возвращает
// процессор в реальный режим, затем передаёт
// управление MS-DOS.
void keyb_task(void)
{
vi_print(32, 20, ” Key code: …. “, 0x20);
vi_print(32, 21, ” Key status: …. “, 0x20);
while(1)
{
keyb_code = kb_getch();
vi_put_word(45, 20, keyb_code, 0x4f);
vi_put_word(45, 21, keyb_status, 0x4f);
if ((keyb_code & 0x00ff) == 1)
sem_set(0);
}
}
4.5 Файл SEMAPHOR.C. Содержит процедуры для работы с семафорами.
#include
#include
#include
#include
#include “tos.h”
// Массив из пяти семафоров
word semaphore[5];
// Процедура сброса семафора.
// Параметр sem – номер сбрасываемого семафора
void sem_clear(int sem)
{
asm cli
semaphore[sem] = 0;
asm sti
}
// Процедура установки семафора
// Параметр sem – номер устанавливаемого семафора
void sem_set(int sem)
{
asm cli
semaphore[sem] = 1;
asm sti
}
// Ожидание установки семафора
// Параметр sem – номер ожидаемого семафора
void sem_wait(int sem)
{
while (1)
{
asm cli
// проверяем семафор
if (semaphore[sem])
break;
asm sti // ожидаем установки семафора
asm nop
asm nop
}
asm sti
}
4.6 Файл TIMER.C. Процедуры для работы с таймером и диспетчер задач.
Cодержит обработчик аппаратного прерывания таймера, который периодически
выдаёт звуковой сигнал и инициирует работу диспетчера задач. Диспетчер
задач циклически перебирает селекторы TSS задач, участвующих в процессе
разделения времени, возвращая селектор той задачи, которая должна стать
активной. В самом конце обработки аппаратного прерывания таймера
происходит переключение именно на эту задачу.
#include
#include
#include
#include
#include “tos.h”
// ——————————————-
// Модуль обслуживания таймера
// ——————————————-
#define EOI 0x20
#define MASTER8259A 0x20
extern void beep(void);
extern void flipflop_task(void);
void Timer_int(void);
word dispatcher(void);
word timer_cnt;
// ——————————————
// Обработчик аппаратного прерывания таймера
// ——————————————
void Timer_int(void)
{
asm pop bp
// Периодически выдаём звуковой сигнал
timer_cnt += 1;
if ((timer_cnt & 0xf) == 0xf)
{
beep();
}
// Выдаём в контроллер команду конца
// прерывания
asm mov al,EOI
asm out MASTER8259A,al
// Переключаемся на следующую задачу,
// селектор TSS которой получаем от
// диспетчера задач dispatcher()
jump_to_task(dispatcher());
asm iret
}
// ————————————–
// Диспетчер задач
// ————————————–
// Массив селекторов, указывающих на TSS
// задач, участвующих в параллельной работе,
// т.е. диспетчеризуемых задач
word task_list[] =
{
MAIN_TASK_SELECTOR,
FLIP_TASK_SELECTOR,
KEYBIN_TASK_SELECTOR,
TASK_2_SELECTOR
};
word current_task = 0; // текущая задача
word max_task = 3; // количество задач – 1
// Используем простейший алгоритм диспетчеризации –
// выполняем последовательное переключение на все
// задачи, селекторы TSS которых находятся
// в массиве task_list[].
word dispatcher(void)
{
if (current_task
#include
#include
#include
#include “tos.h”
void prg_abort(int err);
// Номер текущей строки для вывода на экран
extern unsigned int y;
// Обработчики исключений
void exception_0(void) { prg_abort(0); }
void exception_1(void) { prg_abort(1); }
void exception_2(void) { prg_abort(2); }
void exception_3(void) { prg_abort(3); }
void exception_4(void) { prg_abort(4); }
void exception_5(void) { prg_abort(5); }
void exception_6(void) { prg_abort(6); }
void exception_7(void) { prg_abort(7); }
void exception_8(void) { prg_abort(8); }
void exception_9(void) { prg_abort(9); }
void exception_A(void) { prg_abort(0xA); }
void exception_B(void) { prg_abort(0xB); }
void exception_C(void) { prg_abort(0xC); }
void exception_D(void) { prg_abort(0xD); }
void exception_E(void) { prg_abort(0xE); }
void exception_F(void) { prg_abort(0xF); }
void exception_10(void) { prg_abort(0x10); }
void exception_11(void) { prg_abort(0x11); }
void exception_12(void) { prg_abort(0x12); }
void exception_13(void) { prg_abort(0x13); }
void exception_14(void) { prg_abort(0x14); }
void exception_15(void) { prg_abort(0x15); }
void exception_16(void) { prg_abort(0x16); }
void exception_17(void) { prg_abort(0x17); }
void exception_18(void) { prg_abort(0x18); }
void exception_19(void) { prg_abort(0x19); }
void exception_1A(void) { prg_abort(0x1A); }
void exception_1B(void) { prg_abort(0x1B); }
void exception_1C(void) { prg_abort(0x1C); }
void exception_1D(void) { prg_abort(0x1D); }
void exception_1E(void) { prg_abort(0x1E); }
void exception_1F(void) { prg_abort(0x1F); }
// ——————————
// Аварийный выход из программы
// ——————————
void prg_abort(int err)
{
vi_print(1, y++,”ERROR!!! —> Произошло исключение”, 0xc);
real_mode(); // Возвращаемся в реальный режим
// В реальном режиме выводим сообщение об исключении
gotoxy(1, ++y);
cprintf(” Исключение %X, нажмите любую клавишу”, err);
getch();
textcolor(WHITE);
textbackground(BLACK);
clrscr();
exit(0);
}
4.8 Файл INTPROC.C. Заглушки для аппаратных прерываний.
#include
#include
#include
#include
#include “tos.h”
// Заглушки для необрабатываемых
// аппаратных прерываний.
void iret0(void)
{ // первый контроллер прерываний
asm {
push ax
mov al,EOI
out MASTER8259A,al
pop ax
pop bp
iret
}
}
// ———————————————————–
// второй контроллер прерываний
void iret1(void)
{
asm {
push ax
mov al,EOI
out MASTER8259A,al
out SLAVE8259A,al
pop ax
pop bp
iret
}
}
4.9 Файл KEYB.C. Ввод символа с клавиатуры.
#include
#include
#include
#include
#include “tos.h”
extern word key_code;
// Функция, ожидающая нажатия любой
// клавиши и возвращающая её скан-код
unsigned int kb_getch(void)
{
asm int 30h
return (key_code);
}
4.10 Файл KEYBOARD.ASM. Процедуры для работы с клавиатурой.
IDEAL
MODEL SMALL
RADIX 16
P286
include “tos.inc”
; ——————————————
; Модуль обслуживания клавиатуры
; ——————————————
PUBLIC _Keyb_int, _Int_30h_Entry, _key_code, _keyb_status
EXTRN _beep:PROC
DATASEG
_key_flag db 0
_key_code dw 0
ext_scan db 0
_keyb_status dw 0
CODESEG
PROC _Keyb_int NEAR
cli
call _beep
push ax
mov al, [ext_scan]
cmp al, 0
jz normal_scan1
cmp al, 0e1h
jz pause_key
in al, 60h
cmp al, 2ah
jz intkeyb_exit_1
cmp al, 0aah
jz intkeyb_exit_1
mov ah, [ext_scan]
call Keyb_PutQ
mov al, 0
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
pause_key:
in al, 60h
cmp al, 0c5h
jz pause_key1
cmp al, 45h
jz pause_key1
jmp intkeyb_exit
pause_key1:
mov ah, [ext_scan]
call Keyb_PutQ
mov al, 0
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
normal_scan1:
in al, 60h
cmp al, 0feh
jz intkeyb_exit
cmp al, 0e1h
jz ext_key
cmp al, 0e0h
jnz normal_scan
ext_key:
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
intkeyb_exit_1:
mov al, 0
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
normal_scan:
mov ah, 0
call Keyb_PutQ
intkeyb_exit:
in al, 61h
mov ah, al
or al, 80h
out 61h, al
xchg ah, al
out 61h, al
mov al,EOI
out MASTER8259A,al
pop ax
sti
iret
jmp _Keyb_int
ENDP _Keyb_int
PROC Keyb_PutQ NEAR
push ax
cmp ax, 002ah ; L_SHIFT down
jnz @@kb1
mov ax, [_keyb_status]
or ax, L_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb1:
cmp ax, 00aah ; L_SHIFT up
jnz @@kb2
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NL_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb2:
cmp ax, 0036h ; R_SHIFT down
jnz @@kb3
mov ax, [_keyb_status]
or ax, R_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb3:
cmp ax, 00b6h ; R_SHIFT up
jnz @@kb4
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NR_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb4:
cmp ax, 001dh ; L_CTRL down
jnz @@kb5
mov ax, [_keyb_status]
or ax, L_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb5:
cmp ax, 009dh ; L_CTRL up
jnz @@kb6
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NL_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb6:
cmp ax, 0e01dh ; R_CTRL down
jnz @@kb7
mov ax, [_keyb_status]
or ax, R_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb7:
cmp ax, 0e09dh ; R_CTRL up
jnz @@kb8
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NR_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb8:
cmp ax, 0038h ; L_ALT down
jnz @@kb9
mov ax, [_keyb_status]
or ax, L_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb9:
cmp ax, 00b8h ; L_ALT up
jnz @@kb10
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NL_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb10:
cmp ax, 0e038h ; R_ALT down
jnz @@kb11
mov ax, [_keyb_status]
or ax, R_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb11:
cmp ax, 0e0b8h ; R_ALT up
jnz @@kb12
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NR_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb12:
cmp ax, 003ah ; CAPS_LOCK up
jnz @@kb13
mov ax, [_keyb_status]
xor ax, CAPS_LOCK
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb13:
cmp ax, 00bah ; CAPS_LOCK down
jnz @@kb14
jmp keyb_putq_exit
@@kb14:
cmp ax, 0046h ; SCR_LOCK up
jnz @@kb15
mov ax, [_keyb_status]
xor ax, SCR_LOCK
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb15:
cmp ax, 00c6h ; SCR_LOCK down
jnz @@kb16
jmp keyb_putq_exit
@@kb16:
cmp ax, 0045h ; NUM_LOCK up
jnz @@kb17
mov ax, [_keyb_status]
xor ax, NUM_LOCK
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb17:
cmp ax, 00c5h ; NUM_LOCK down
jnz @@kb18
jmp keyb_putq_exit
@@kb18:
cmp ax, 0e052h ; INSERT up
jnz @@kb19
mov ax, [_keyb_status]
xor ax, INSERT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb19:
cmp ax, 0e0d2h ; INSERT down
jnz @@kb20
jmp keyb_putq_exit
@@kb20:
test ax, 0080h
jnz keyb_putq_exit
mov [_key_code], ax
mov al, 0ffh
mov [_key_flag], al
keyb_putq_exit:
pop ax
ret
ENDP Keyb_PutQ
; Обработчик программного прерывания
; для ввода с клавиатуры. По своим функциям
; напоминает прерывание INT 16 реального
; режима.
PROC _Int_30h_Entry NEAR
push ax dx
; Ожидаем прерывание от клавиатуры
keyb_int_wait:
sti
nop
nop
cli
; Проверяем флаг, который устанавливается
; обработчиком аппаратного прерывания клавиатуры
mov al, [_key_flag]
cmp al, 0
jz keyb_int_wait
; Сбрасываем флаг после прихода прерывания
mov al, 0
mov [_key_flag], al
sti
pop dx ax
iret
ENDP _Int_30h_Entry
END
4.11 Файлы SCREEN.H и SCREEN.C – модуль для работы с видеоадаптером.
4.11.1 SCREEN.H
#ifndef SCREEN_H
#define SCREEN_H
// Границы перемещения бегунков
#define B_SIZE 70
// Структура, описывающая бегунок
typedef struct _TLabel
{
char Pos; // Позиция бегунка
char Dir; // Направление движения
} TLabel;
extern void StepLabel(TLabel* Label1, TLabel* Label2, char* Buf);
#endif
4.11.2 SCREEN.C
#include
#include
#include
#include
#include “tos.h”
#include “screen.h”
void vi_putch(unsigned int x, unsigned int y ,char c, char attr);
char hex_tabl[] = “0123456789ABCDEF”;
// Вывод байта на экран, координаты (x,y),
// выводится шестнадцатеричное представление
// байта chr с экранными атрибутами attr.
void vi_put_byte(unsigned int x,
unsigned int y, unsigned char chr, char attr)
{
unsigned char temp;
temp = hex_tabl[(chr & 0xf0) >> 4];
vi_putch(x, y, temp, attr);
temp = hex_tabl[chr & 0xf];
vi_putch(x+1, y, temp, attr);
}
// Вывод слова на экран, координаты (x,y),
// выводится шестнадцатеричное представление
// слова chr с экранными атрибутами attr.
void vi_put_word(unsigned int x,
unsigned int y, word chr, char attr)
{
vi_put_byte(x, y, (chr & 0xff00) >> 8, attr);
vi_put_byte(x+2, y, chr & 0xff, attr);
}
// Вывод символа c на экран, координаты – (x,y),
// атрибут выводимого символа – attr
void vi_putch(unsigned int x,
unsigned int y ,char c, char attr)
{
register unsigned int offset;
char far *vid_ptr;
offset = (y*160) + (x*2);
vid_ptr = MK_FP(VID_MEM_SELECTOR, offset);
*vid_ptr++=c; *vid_ptr=attr;
}
// Вывод строки s на экран, координаты – (x,y),
// атрибут выводимой строки – attr
void vi_print(unsigned int x,
unsigned int y, char *s, char attr)
{
while (*s)
vi_putch(x++, y, *s++, attr);
}
// Вывод стоки сообщения о запуске программы
void vi_hello_msg(void)
{
vi_print(0, 0,
” Threads for DOS, ”
” Version 0.1/i286, Copyright (c) 2000 Eugeny Balahonov “,
0x30);
}
// Вывод бегущей строки
void StepLabel(TLabel* Label1, TLabel* Label2, char* Buf)
{
// Стираем символы меток
Buf[Label1->Pos] = ‘ ‘;
Buf[Label2->Pos] = ‘ ‘;
// Если двигаемся налево
if (Label1->Dir == 0)
{
// Если не дошли до крайней левой позиции
if (Label1->Pos > 0)
{
Label1->Pos–;
Buf[Label1->Pos] = ‘\\’;
}
else
{
Label1->Dir = 1;
Buf[Label1->Pos] = ‘/’;
}
}
// Если двигаемся направо
else
{
// Если не дошли до крайней правой позиции
if (Label1->Pos Pos++;
Buf[Label1->Pos] = ‘/’;
}
else
{
Label1->Dir = 0;
Buf[Label1->Pos] = ‘\\’;
}
}
// Если двигаемся налево
if (Label2->Dir == 0)
{
// Если не дошли до крайней левой позиции
if (Label2->Pos > 0)
{
Label2->Pos–;
Buf[Label2->Pos] = ‘\\’;
}
else
{
Label2->Dir = 1;
Buf[Label2->Pos] = ‘/’;
}
}
// Если двигаемся направо
else
{
// Если не дошли до крайней правой позиции
if (Label2->Pos Pos++;
Buf[Label2->Pos] = ‘/’;
}
else
{
Label2->Dir = 0;
Buf[Label2->Pos] = ‘\\’;
}
}
}
4.12 Файл TOSSYST.ASM. Процедуры для инициализации, перехода в
защищённый режим и возврата в реальный режим, для загрузки регистра TR и
переключения задач.
IDEAL
MODEL SMALL
RADIX 16
P286
DATASEG
include “tos.inc”
PUBLIC _beep
; Область памяти для инициализации IDTR
idtr idtr_struc
; Область памяти для инициализации GDTR
gdt_ptr dw (8*15)-1 ; размер GDT, 15 элементов
gdt_ptr2 dw ?
gdt_ptr4 dw ?
; Область памяти для записи селектора задачи,
; на которую будет происходить переключение
new_task dw 00h
new_select dw 00h
; Область памяти для хранения регистров,
; используется для возврата в реальный режим
real_ss dw ?
real_sp dw ?
real_es dw ?
protect_sel dw ?
init_tss dw ?
CODESEG
PUBLIC _real_mode,_protected_mode,_jump_to_task
PUBLIC _load_task_register, _load_idtr, _enable_interrupt
; ——————————————————————-
; Процедура для переключения в защищённый режим.
; Прототип для вызова:
; void protected_mode(unsigned long gdt_ptr, unsigned int gdt_size,
; unsigned int cseg, unsigned int dseg)
; ——————————————————————-
PROC _protected_mode NEAR
push bp
mov bp,sp
; Параметр gdt_ptr
mov ax,[bp+4] ; мл. слово адреса GDT
mov dx,[bp+6] ; ст. слово адреса GDT
mov [gdt_ptr4], dx ; запоминаем адрес GDT
mov [gdt_ptr2], ax
; Параметр gdt_size
mov ax,[bp+8] ; получаем размер GDT
mov [gdt_ptr], ax ; и запоминаем его
; Параметры cseg и dseg
mov ax,[bp+10d] ; получаем селектор сегмента кода
mov dx,[bp+12d] ; получаем селектор сегмента данных
mov [cs:p_mode_select], ax ; запоминаем для команды
mov [protect_sel], dx ; перехода far jmp
; Подготовка к возврату в реальный режим
push ds ; готовим адрес возврата
mov ax,40h ; из защищённого режима
mov ds,ax
mov [WORD 67h],OFFSET shutdown_return
mov [WORD 69h],cs
pop ds
; Запрещаем и маскируем все прерывания
cli
in al, INT_MASK_PORT
and al, 0ffh
out INT_MASK_PORT, al
; Записываем код возврата в CMOS-память
mov al,8f
out CMOS_PORT,al
jmp delay1
delay1:
mov al,5
out CMOS_PORT+1,al
call enable_a20 ; открываем линию A20
mov [real_ss],ss ; запоминаем регистры SS и ES
mov [real_es],es
; Перепрограммируем контроллер прерываний
; для работы в защищённом режиме
mov dx,MASTER8259A
mov ah,20
call set_int_ctrlr
mov dx,SLAVE8259A
mov ah,28
call set_int_ctrlr
; Загружаем регистры IDTR и GDTR
lidt [FWORD idtr]
lgdt [QWORD gdt_ptr]
mov ax, 0001h ; переключаем процессор
lmsw ax ; в защищённый режим
; jmp far flush
db 0eah
dw OFFSET flush
p_mode_select dw ?
LABEL flush FAR
mov dx, [protect_sel]
mov ss, dx
mov ds, dx
mov es, dx
; Обнуляем содержимое регистра LDTR
mov ax, 0
lldt ax
pop bp
ret
ENDP _protected_mode
; —————————————————-
; Возврат в реальный режим.
; Прототип для вызова
; void real_mode();
; —————————————————-
PROC _real_mode NEAR
; Сброс процессора
cli
mov [real_sp], sp
mov al, SHUT_DOWN
out STATUS_PORT, al
rmode_wait:
hlt
jmp rmode_wait
LABEL shutdown_return FAR
; Вернулись в реальный режим
mov ax, DGROUP
mov ds, ax
assume ds:DGROUP
mov ss,[real_ss]
mov sp,[real_sp]
in al, INT_MASK_PORT
and al, 0
out INT_MASK_PORT, al
call disable_a20
mov ax, DGROUP
mov ds, ax
mov ss, ax
mov es, ax
mov ax,000dh
out CMOS_PORT,al
sti
ret
ENDP _real_mode
; ——————————————————-
; Загрузка регистра TR.
; Прототип для вызова:
; void load_task_register(unsigned int tss_selector);
; ——————————————————-
PROC _load_task_register NEAR
push bp
mov bp,sp
ltr [bp+4] ; селектор для текущей задачи
pop bp
ret
ENDP _load_task_register
; ——————————————————-
; Переключение на задачу.
; Прототип для вызова:
; void jump_to_task(unsigned int tss_selector);
; ——————————————————-
PROC _jump_to_task NEAR
push bp
mov bp,sp
mov ax,[bp+4] ; получаем селектор
; новой задачи
mov [new_select],ax ; запоминаем его
jmp [DWORD new_task] ; переключаемся на
; новую задачу
pop bp
ret
ENDP _jump_to_task
; ——————————
; Открываем линию A20
; ——————————
PROC enable_a20 NEAR
push ax
mov al, A20_PORT
out STATUS_PORT, al
mov al, A20_ON
out KBD_PORT_A, al
pop ax
ret
ENDP enable_a20
; ——————————
; Закрываем линию A20
; ——————————
PROC disable_a20 NEAR
push ax
mov al, A20_PORT
out STATUS_PORT, al
mov al ,A20_OFF
out KBD_PORT_A, al
pop ax
ret
ENDP disable_a20
; ———————————————————–
; Готовим структуру для загрузки регистра IDTR
; Прототип для вызова функции:
; void load_idtr(unsigned long idt_ptr, word idt_size);
; ———————————————————–
PROC _load_idtr NEAR
push bp
mov bp,sp
mov ax,[bp+4] ; мл. слово адреса IDT
mov dx,[bp+6] ; ст. слово адреса IDT
mov bx, OFFSET idtr
; Запоминаем адрес IDTR в структуре
mov [(idtr_struc bx).idt_low], ax
mov [(idtr_struc bx).idt_hi], dl
; Получаем предел IDT и запоминаем его в структуре
mov ax, [bp+8]
mov [(idtr_struc bx).idt_len], ax
pop bp
ret
ENDP _load_idtr
; ———————————-
; Установка контроллера прерываний
; ———————————-
PROC set_int_ctrlr NEAR
mov al, 11
out dx, al
jmp SHORT $+2
mov al, ah
inc dx
out dx, al
jmp SHORT $+2
mov al, 4
out dx, al
jmp SHORT $+2
mov al, 1
out dx, al
jmp SHORT $+2
mov al, 0ffh
out dx, al
dec dx
ret
ENDP set_int_ctrlr
; ————————–
; Выдача звукового сигнала
; ————————–
PROC _beep NEAR
push ax bx cx
in al,KBD_PORT_B
push ax
mov cx,80
beep0:
push cx
and al,11111100b
out KBD_PORT_B,al
mov cx,60
idle1:
loop idle1
or al,00000010b
out KBD_PORT_B,al
mov cx,60
idle2:
loop idle2
pop cx
loop beep0
pop ax
out KBD_PORT_B,al
pop cx bx ax
ret
ENDP _beep
; ——————————-
; Задержка выполнения программы
; ——————————-
PROC _pause NEAR
push cx
mov cx,10
ploop0:
push cx
xor cx,cx
ploop1:
loop ploop1
pop cx
loop ploop0
pop cx
ret
ENDP _pause
; ———————–
; Размаскирование прерываний
; ———————–
PROC _enable_interrupt NEAR
in al, INT_MASK_PORT
and al, 0fch
out INT_MASK_PORT, al
sti
ret
ENDP _enable_interrupt
end
5. Выводы.
Процессоры семейства Intel x86 реализуют необходимые средства для
организации мультизадачных ОС с разделением адресного пространства и
виртуальной памяти.
В процессе написания данного курсового проекта мной были изучена
организация работы защищенного режима процессоров 80286, адресация ими
свыше 1 Мб памяти, работа с прерываниями в защищенном режиме процессора,
организация мультизадачных операционных систем.
6. Литература.
«Защищенный режим процессоров Intel 80286/80386/80486» © Александр
Фролов, Григорий Фролов Том 6, М.: Диалог-МИФИ, 1993, 234 стр.
«MS-DOS для программиста» © Александр Фролов, Григорий Фролов
Том 18, часть 1, М.: Диалог-МИФИ, 1995, 254 стр.
«MS-DOS для программиста» © Александр Фролов, Григорий Фролов
Том 19, часть 2, М.: Диалог-МИФИ, 1995, 253 стр.
«Язык Ассемблера для IBM PC и программирования» © Питер Абель, М.:
«Высшая школа», Москва, 1992, 444 стр.
«Язык программирования для персонального компьютера Си», © С.О. Бочков,
Д.М. Субботин, М.: Диалог-МИФИ, 1990, 383 стр.
Материалы WEB-сервера для разработчиков фирмы Intel HYPERLINK
“http://developer.intel.com” http://developer.intel.com
PAGE
PAGE 1
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter