Programovanie v jazyku symbolických adries

in AL/AX, adresa portu/DX (input from port)

Inštrukcia in kopíruje hodnotu z adresovaného V/V portu do registra AL alebo AX (podľa typu portu). Ak je adresa portu z intervalu á0,255ñ, môže sa uviesť priamo v inštrukcii, v opačnom prípade ju musíme najprv uložiť do registra DX.

out adresa portu/DX, AL/AX (output to port)

Inštrukcia out kopíruje obsah registra AL alebo AX do adresovaného V/V portu. Ak je adresa portu z intervalu á0,255ñ, môže sa uviesť priamo v inštrukcii, v opačnom prípade ju musíme najprv uložiť do registra DX.

Inštrukcie in a out nemenia príznaky.

Z hľadiska spolupráce procesora a prídavného zariadenia počas styku možno rozlíšiť tri spôsoby riadenia prídavných zariadení:

• programovaný vstup/výstup
• vstup/výstup cez prerušenia
• priamy prístup k pamäti

Programovaný vstup/výstup

Programovaný vstup/výstup si vyžaduje neustálu pozornosť procesora počas styku. Typickým príkladom tohto spôsobu komunikácie je tlačiareň.

Vstup/výstup cez prerušenia

Pri programovanom vstupe/výstupe musí procesor často čakať na to, kým zariadenie bude pripravené na prevzatie dát, alebo kým zariadenie poskytne požadované dáta. Keby komunikácia s klávesnicou bola organizovaná ako programovaný V/V, potom za predpokladu, že prenos znaku z klávesnice do počítača trvá 10 mikrosekúnd a užívateľ dokáže zadať 10 znakov za sekundu, by procesor zaháľal 99,99 % svojho času. Preto je vstup z klávesnice organizovaný cez prerušenie. Kým sa čaká na stlačenie znaku, venuje sa procesor užitočnej práci. V okamihu, keď je znak pripravený na prenos, vyšle interface klávesnice signál, ktorým sa preruší doterajšia činnosť procesora. Procesor chvíľu venuje pozornosť klávesnici – vykoná obslužný program prerušenia, aby sa po jeho skončení opäť vrátil k pôvodnej práci.

Existujú tri druhy prerušení:

• hardvérové prerušenie – je vyvolané signálom z technického zariadenia. Práve tento typ prerušenia sa používa pri komunikácii s periférnymi zariadeniami, napr. s už spomenutou klávesnicou alebo s diskom.
• softvérové prerušenie – je vyvolané inštrukciou int v programe. Používa sa najmä na vyvolanie služieb operačného systému.
• interné prerušenie generované procesorom (výnimka) – vzniká ako dôsledok vykonania nepovolenej operácie, napr. pri delení nulou.

Ako procesor vie, na akej adrese leží obslužný program prerušenia? V reálnom režime sú adresy obslužných programov uložené v tabuľke vektorov prerušení. Adresu obslužného programu (segment a offset) nazývame vektorom prerušenia. Každé prerušenie má svoje číslo, ktoré slúži ako index do tejto tabuľky. Číslo softvérového prerušenia je operandom inštrukcie int. Hardvérovému prerušeniu priraďuje číslo technické zariadenie (radič prerušení), do ktorého prichádza signál vyvolávajúci prerušenie. Výnimkám priraďuje číslo procesor.

Tabuľka vektorov prerušení je umiestnená na začiatku pamäti od adresy 0000:0000. Má 100h položiek. Každá položka pozostáva z dvoch slov, v ktorých je uložený vektor prerušenia (na nižšej adrese offset, na vyššej segment). Inštrukcia

int n

potom spôsobí, že do zásobníka sa uloží register príznakov FLAGS a návratová adresa, vynulujú sa príznaky IF a TF, register IP sa naplní obsahom slova na offsete n*4 v tabuľke vektorov prerušení a register CS obsahom slova na offsete n*4+2.

Inštrukcia

iret

vykonáva návrat z obslužného programu prerušenia, a to tak, že vyberie zo zásobníka návratovú adresu a register príznakov.

Môžeme vytvoriť vlastný obslužný program ktoréhokoľvek prerušenia a nahradiť ním pôvodný obslužný program definovaný operačným systémom. Urobíme to tak, že pôvodný vektor prerušenia v tabuľke vektorov prerušení prepíšeme adresou nového obslužného programu. Ak však nový obslužný program nezostane rezidentný v pamäti po skončení programu, ktorý ho zaviedol do tabuľky vektorov prerušení, musíme pred návratom do operačného systému obnoviť pôvodný vektor prerušenia. Inak by sa mohlo stať, že sa nový obslužný program prepíše iným programom alebo dátami a pri výskyte daného prerušenia sa operačný systém zrúti. Program zostane v pamäti, ak sa ukončí službou DOS-u číslo 31h (Terminate & Stay Resident). Vstupným parametrom tejto služby je register DX, ktorý obsahuje veľkosť kódu, ktorý má zostať v pamäti (v 16-bajtových paragrafoch).

Zmenu v tabuľke vektorov prerušení môžeme urobiť vlastnými silami, alebo pomocou služieb DOS-u číslo 25h a 35h. Služba 25h (Set Interrupt Vector) prepíše zvolený vektor prerušenia novou hodnotou. Vstupnými parametrami sú číslo prerušenia v registri AL a nový vektor prerušenia v registroch DS:DX. Služba 35h (Get Interrupt Vector) vráti vektor zvoleného prerušenia v ES:BX. Vstupným parametrom je číslo prerušenia v registri AL.

V nasledujúcom príklade vytvoríme rezidentný obslužný program prerušenia číslo 0, ktoré vzniká ako výnimka pri delení nulou (alebo keď sa výsledok delenia nezmestí do určeného registra). Obslužný program zostane v pamäti aj po ukončení zavádzacieho programu. Nový obslužný program prerušenia sa bude správať podobne ako pôvodný obslužný program – vypíše správu o delení nulou a vráti riadenie DOS-u. Zmenu vektora prerušenia vykonáme „ručne“ (bez využitia služby 25h).

.MODEL tiny
.CODE
ORG 100h
Zac:    jmp PrvaInstr
Sprava DB 'Joj, neviem delit nulou!',0Dh,0Ah,'$'
Moj:    push cs
        pop ds; treba nastaviť ds, lebo pri vstupe do
              ; prerušenia má hodnotu z prerušeného programu
        mov ah,9
        mov dx, offset Sprava
        int 21h
        mov ah,4Ch
        int 21h
PrvaInstr:   
        cli
        mov ax,0
        mov es,ax
        mov es:word ptr [0],offset Moj
        mov es:[2],cs
        sti
;terminate and stay resident
        mov cl,4
        mov dx,DlzkaProgramu
        shr dx,cl; div 16
        inc dx; pre istotu
        mov ah,31h
        int 21h
DlzkaProgramu = PrvaInstr - Zac + 100h
END Zac

Priamy prístup k pamäti

Výstup z počítača na obrazovku je organizovaný ako priamy prístup k pamäti. To znamená, že údaje, ktoré sa majú zobraziť, sa zapisujú do vyhradenej oblasti pamäti (video pamäti), odkiaľ ich potom riadiaca jednotka obrazovky prečíta a transformuje na signály, ktoré riadia jas bodov obrazovky. Obrazovka môže pracovať v textovom alebo grafickom režime. Adresa video pamäti závisí od zvoleného režimu: v textovom režime má video pamäť adresu 0B800:0000, v grafickom režime 0A000:0000. Princíp priameho prístupu do pamäti vysvetlíme na textovom režime.

V textovom režime je každý znak zapísaný vo video pamäti v dvoch bajtoch: prvý bajt (na nižšej adrese) obsahuje ASCII kód znaku, druhý bajt atribúty znaku. Atribúty znaku sú:

• farba znaku (bity 0 – 3)
• farba pozadia (bity 4 – 6)
• blikanie (bit 7)

Predpokladajme, že sme zvolili textový režim s 25 riadkami a 80 znakmi na jednom riadku. Riadky sú číslované zhora nadol, stĺpce zľava doprava, najnižší index je 0. Ak chceme zapísať znak do stĺpca x na riadku y, musíme jeho ASCII kód uložiť na offset 2(80y+x) a jeho atribúty na offset 2(80y+x)+1. Nasledujúca programová sekvencia vymaže obrazovku tak, že do video pamäti zapíše toľko medzier, koľko je na obrazovke znakov a atribúty nastaví tak, aby sa farba textu zhodovala s farbou podkladu:

mov ax,0B800h
mov es,ax
mov di,0
mov cx,2000; počet znakov na obrazovke
mov al,’ ’
mov ah,0; atribúty znaku => čierna obrazovka
cld
rep stosw

BIOS ponúka celý rad služieb pre komunikáciu s obrazovkou. Označujú sa pojmom video služby a volajú sa cez softvérové prerušenie int 10h. Tabuľka 10 uvádza niekoľko z nich. Číslo služby sa odovzdáva v registri AH.