DOS-extender для компилятора Borland C++ 3.1

  • Вид работы:
    Реферат
  • Предмет:
    Информатика, ВТ, телекоммуникации
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    79,21 kb
  • Опубликовано:
    2009-01-12
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

DOS-extender для компилятора Borland C++ 3.1

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.

1. Введение. 2

1.1 Уровни программной поддержки защищенного режима. 2

1.1.1 Интерфейс BIOS. 2

1.1.2 интерфейс драйвера HIMEM.SYS. 2

1.1.3 интерфейс EMS/VCPI. 3

1.1.4 интерфейс DPMI. 3

1.1.5 расширители DOS (DOS-экстендеры). 3

1.2 Текущее положение дел в мире DOS-extender-ов. 4

2. Обоснование выбора средств. 4

3. Реализация работы программы в защищенном режиме процессора 80286. 5

3.1 Адресация защищенного режима процессора 80286. 5

3.2 Переход в защищенный режим процессора 80286. 8

3.3 Возврат в реальный режим процессора. 10

3.4 Обработка прерываний в защищенном режиме. 11

3.5 Реализация мультизадачности. 13

3.5.1 Контекст задачи. 14

3.5.2 Переключение задач. 15

3.5.3 Разделение ресурсов. 16

3.5.4 Задачи. 16

4. Полные исходные тексты программы. 17

4.1 Файл TOS.INC. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке ассемблера. 17

4.2 Файл TOS.H. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке Си. 18

4.3 Файл TOS.H. Основной файл программы. 19

4.4 Файл TASKS.C. Содержит функции задач. 24

4.5 Файл SEMAPHOR.C. Содержит процедуры для работы с семафорами. 26

4.6 Файл TIMER.C. Процедуры для работы с таймером и диспетчер задач. 27

4.7 Файл EXCEPT.C. Обработка исключений. 28

4.8 Файл INTPROC.C. Заглушки для аппаратных прерываний. 29

4.9 Файл KEYB.C. Ввод символа с клавиатуры. 30

4.10 Файл KEYBOARD.ASM. Процедуры для работы с клавиатурой. 30

4.11 Файлы SCREEN.H и SCREEN.C – модуль для работы с видеоадаптером. 34

4.11.1 SCREEN.H.. 34

4.11.2 SCREEN.C.. 34

4.12 Файл TOSSYST.ASM. Процедуры для инициализации, перехода в защищённый режим и возврата в реальный режим, для загрузки регистра TR и переключения задач. 36

5. Выводы. 41

6. Литература. 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 (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))<<4)+(word)(off)

            Специальный регистр процессора 286 LDTR имеет длину 16 разрядов и содержит селектор дескриптора, описывающего текущую таблицу LDT.

            В данном курсовом проекте я не использую регистр LDTR и не создаю таблицы LDT, в моем варианте достаточно обойтись только одним кольцом защиты (0) процессора и только таблицей GDT.

3.2 Переход в защищенный режим процессора 80286


            При переходе в защищенный режим программа совершает следующие операции:

  • Подготовка в оперативной памяти глобальной таблицы дескрипторов GDT. В этой таблице  создаются дескрипторы для всех сегментов, которые будут нужны программе сразу после того, как она переключится в защищённый режим.
  • Для обеспечения возможности возврата из защищённого режима в реальный  записывает адрес возврата в реальный режим в область данных BIOS по адресу 0040h:0067h, а также пишет в CMOS-память в ячейку 0Fh код 5. Этот код обеспечит после выполнения сброса процессора передачу управления по адресу, подготовленному нами в области данных BIOS по адресу 0040h:0067h.
  • Запрещает все маскируемые и немаскируемые прерывания.
  • Открывает адресную линию A20 (попробуем оперировать блоками памяти выше 1 Мб).
  • Запоминает в оперативной памяти содержимое сегментных регистров, которые необходимо сохранить для возврата в реальный режим, в частности, указатель стека реального режима.
  • Программирует контроллер прерываний для работы в защищенном режиме.
  • Загружает регистры IDTR и GDTR.

Необходимые функции для этого реализованы в файлах tos.c и TOSSYST.ASM:

Подготовка GDT осуществляется при помощи описанных выше функции init_gdt_descriptor() и макроса MK_LIN_ADDR().

Остальные действия, необходимые для перехода в защищенный режим, описаны в функции protected_mode() модуля TOSSYST.ASM:

Обеспечение возможности возврата 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

Запрет прерываний:

сli

in                     al, INT_MASK_PORT

and                 al, 0ffh

out                  INT_MASK_PORT, al

            mov                al,8f

            out                  CMOS_PORT,al

Открытие линии A20 производится вызовом функции enable_a20(), описанной в файле TOSSYST.ASM:

            PROC    enable_a20      NEAR

                   mov  al,A20_PORT

                   out    STATUS_PORT,al

                   mov  al,A20_ON

                   out     KBD_PORT_A,al

                   ret

            ENDP    enable_a20

      Запоминаем содержимое сегментных регистров SS и ES:

      mov                [real_ss],ss   

      mov                [real_es],es

            Программируем при помощи функции set_int_ctrlr(), описанной в файле TOSSYST.ASM каскад контроллеров прерываний (Master и Slave)  для работы в защищенном режиме (описание работы прерываний в защищенном режиме приведено ниже):

            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]

            И, напоследок, переключаем процессор в защищенный режим:

            mov                ax, 0001h      

            lmsw               ax                   

3.3 Возврат в реальный режим процессора.


Для того, чтобы вернуть процессор 80286 из защищённого режима в реальный, необходимо выполнить аппаратный сброс (отключение) процессора. Это реализуется в функции real_mode(), описанной в файле TOSSYST.ASM:

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]

; Размаскируем все прерывания

                        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

Функция disable_a20(), описанная в файле TOSSYST.ASM закрывает адресную 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

3.4 Обработка прерываний в защищенном режиме.

            Обработка прерываний и исключений в защищённом режиме по аналогии с реальным режимом базируется на таблице прерываний. Но таблица прерываний защищённого режима является таблицей дескрипторов, которая содержит так называемые вентили прерываний, вентили исключений и вентили задач.

Таблица прерываний защищённого режима называется дескрипторной таблицей прерываний IDT (Interrupt Descriptor Table). Также как и таблицы GDT и LDT, таблица IDT содержит 8-байтовые дескрипторы. Причём это системные дескрипторы - вентили прерываний, исключений и задач. Поле TYPE вентиля прерывания содержит значение 6, а вентиля исключения - значение 7.

Формат элементов дескрипторной таблицы прерываний IDT показан на рис. 3.

Рис. 3. Формат элементов дескрипторной таблицы прерываний IDT.

Расположение определяется содержимым 5-байтового внутреннего регистра процессора IDTR. Формат регистра IDTR полностью аналогичен формату регистра GDTR, для его загрузки используется команда LIDT. Так же, как регистр GDTR содержит 24-битовый физический адрес таблицы GDT и её предел, так и регистр IDTR содержит 24-битовый физический адрес дескрипторной таблицы прерываний IDT и её предел.

Регистр IDTR программа загружает перед переходом в защищённый режим, в функции protected_mode() модуля TOSSYST.ASM при помощи вызова функции set_int_ctrlr(), описанной в файле TOSSYST.ASM.

Для обработки особых ситуаций - исключений - разработчики процессора i80286 зарезервировали 31 номер прерывания. Каждому исключению соответствует одна из функций exception_XX() из модуля EXCEPT.C. Собственно, описав реакцию программы на каждое исключение можно обрабатывать любые ошибки защищенного режима. В моем случае достаточно завершать программу при возникновении любого исключения с выдачей на экран номера возникшего исключения. Поэтому функции exception_XX() просто вызывают prg_abort(), описанной там же, и передают ей номер возникшего исключения. Функция prg_abort() переключает процессор в реальный режим, выводит сообщение с данными возникшего исключения и завершает работу программы.

Теперь разберемся с аппаратными прерываниями, которые нас не интересуют в данной программе, однако это не мешает им происходить. Для этого в модуле INTPROC.C описаны две функции заглушки iret0() и iret1(), которые собственно ничего не делают кроме того, что выдают на контроллеры команды конца прерывания. Функция iret0() относится к первому контроллеру (Master), а вторая – ко второму (Slave).

            Неплохо было бы включить в программу поддержку программного прерывания 30h, чтобы можно было получать данные с клавиатуры. Это реализовано в модуле KEYBOARD.ASM, в функции Int_30h_Entry(). В IDT помещается вентиль программного прерывания, который вызывает данную функцию в момент прерывания 30h.

После запуска программа переходит в защищённый режим и размаскирует прерывания от таймера и клавиатуры. Далее она вызывает в цикле прерывание int 30h (ввод символа с клавиатуры), и выводит на экран скан-код нажатой клавиши и состояние переключающих клавиш (таких, как CapsLock, Ins, и т.д.). Если окажется нажатой клавиша ESC, программа выходит из цикла.

            Обработчик аппаратного прерывания клавиатуры - процедура с именем Keyb_int из модуля KEYBOARD.ASM. После прихода прерывания она выдаёт короткий звуковой сигнал (функция beep() из модуля TOSSYST.ASM), считывает и анализирует скан-код клавиши, вызвавшей прерывание. Скан-коды классифицируются на обычные и расширенные (для 101-клавишной клавиатуры). В отличие от прерывания BIOS INT 16h, мы для простоты не стали реализовывать очередь, а ограничились записью полученного скан-кода в глобальную ячейку памяти key_code. Причём прерывания, возникающие при отпускании клавиш, игнорируются.

Запись скан-кода в ячейку key_code выполняет процедура Keyb_PutQ() из модуля KEYBOARD.ASM. После записи эта процедура устанавливает признак того, что была нажата клавиша - записывает значение 0FFh в глобальную переменную key_flag.

Программное прерывание int 30h опрашивает состояние key_flag. Если этот флаг оказывается установленным, он сбрасывается, вслед за чем обработчик int 30h записывает в регистр AX скан-код нажатой клавиши, в регистр BX - состояние переключающих клавиш на момент нажатия клавиши, код которой передан в регистре AX.

            Ну и последнее, требующееся прерывание – это аппаратное прерывание таймера. Обработка этого прерывания реализована в функции Timer_int() модуля TIMER.C. Эта функция служит для переключения процессора между задачами. Более подробно я рассмотрю ее работу в следующей главе курсового проекта.

            Структура элемента дескрипторной таблицы прерываний IDT описана в файле tos.inc:

STRUC idtr_struc

               idt_len dw   0

               idt_low dw  0

               idt_hi           db       0

               rsrv   db       0

ENDS idtr_struc

3.5 Реализация мультизадачности.


            Я пошел в данном курсовом проекте самым простым способом – реализации мультизадачности через аппаратный таймер компьютера. Реализация более сложных алгоритмов явно тянет на дипломный проект.

            Как известно, таймер вырабатывает прерывание IRQ0 примерно 18,2 раза в секунду. Можно использовать данный факт для переключения между задачами, выделяя каждой квант времени. Я не буду здесь реализовывать механизм приоритетов задач. Все выполняемые задачи имеют равный приоритет.

            Для реализации разделения ресурсов компьютера между задачами и их взаимодействию друг с другом и средой исполнения (можно даже ее назвать операционной системой), я реализовал механизм семафоров.

            В моем случае семафор представляет собой ячейку памяти, отражающая текущее состояние ресурса - свободен или занят.

            Я иду еще на одно упрощение - не создаю здесь таблицы LDT для каждой задачи. Все-таки это не настоящая ОС, а ее так скажем, модель.

            Настоящие многозадачные ОС квантуют время не на уровне программы, а на уровне задачи, так как каждая программа может иметь несколько параллельно выполняющихся потоков. Я не буду здесь организовывать механизм потоков. Это, я думаю, простительно, так как он не реализован полностью даже в Linux. Буду исходить из предпосылки, что одна программа равна одной задаче.

3.5.1 Контекст задачи.

Для хранения контекста неактивной в настоящей момент задачи процессор i80286 использует специальную область памяти, называемую сегментом состояния задачи TSS (Task State Segment). Формат TSS представлен на рис. 4.

Рис. 4. Формат сегмента состояния задачи TSS.

Сегмент TSS адресуется процессором при помощи 16-битного регистра TR (Task Register), содержащего селектор дескриптора TSS, находящегося в глобальной таблице дескрипторов GDT (рис. 5).

Рис. 5. Дескриптор сегмента состояния задачи TSS.

Многозадачная операционная система для каждой задачи должна создавать свой TSS. Перед тем как переключиться на выполнение новой задачи, процессор сохраняет контекст старой задачи в её сегменте TSS.

Сегмент состояния задачи описан в файле tos.h:

typedef struct tss

{

 word link;                  // поле обратной связи

 word sp0;                 // указатель стека кольца 0

 word ss0;

 word sp1;                 // указатель стека кольца 1

 word ss1;

 word sp2;                 // указатель стека кольца 1

 word ss2;

 word ip;                     // регистры процессора

 word flags;

 word ax;

 word cx;

 word dx;

 word bx;

 word sp;

 word bp;

 word si;

 word di;

 word es;

 word cs;

 word ss;

 word ds;

 word ldtr;

} tss;   

 

3.5.2 Переключение задач.


            В качестве способа переключения между задачами выберем команду JMP. Неудобство в этом случае представляет то, что если, к примеру, задача 1 вызвала задачу 2, то вернуться к задаче 2 можно только вызвав снова команду JMP и передав ей TSS задачи 1.

Реализация альтернативного метода через команду CALL позволяет создавать механизм вложенных вызовов задач, но выглядит гораздо более трудоемким и требует организации вентилей вызова задач.

Функция переключения задач называется jump_to_task() и реализована в модуле TOSSYST.ASM:

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

Переключение задач происходит в функции Timer_int() из модуля TIMER.C. Эта функция вызывается по прерыванию таймера. Выбор какая задача получит процессор в данный момент решает диспетчер задач, организованный как функция dispatcher(), описанная в модуле TIMER.C. Диспетчер работает по самому простому алгоритму – по кругу переключает процессор между задачами.

3.5.3 Разделение ресурсов.


            Разделение ресурсов для задач организовано в файле SEMAPHOR.C. Сам семафор представляет собой целое 2-х байтное число (int). В принципе можно было обойтись и одним битом, но это требует несколько более сложного кода.

            Так как операционная система у меня получается ну очень крошечная, я думаю будет достаточно предположить, что максимальное количество семафоров в системе будет равно 5. Поэтому в файле  SEMAPHOR.C задан статический массив из 5 семафоров:

word semaphore[5];

            Работа задач с семафорами организуется при помощи 3-х функций:

- sem_clear() – процедура сброса семафора,

- sem_set() – процедура установки семафора,

- sem_wait() – процедура ожидания семафора.

           

3.5.4 Задачи.


            Исполняющиеся задачи организованы как просто функции, в модуле TASKS.C.

Задача task1() выполняется единократно, после чего передает управление операционной системе.

Задачи task2() и flipflop_task() работают в бесконечных циклах, рисуя на экране двигающиеся линии, тем самым обозначая свою работу. Задача flipflop_task() работает с меньшим периодом и только тогда, когда установлен семафор 1.

Задача keyb_task() вводит символы с клавиатуры и отображает скан-коды нажатых клавиш, а также 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.

4. Полные исходные тексты программы.


4.1 Файл TOS.INC. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке ассемблера.


CMOS_PORT           equ    70h

PORT_6845           equ    63h

COLOR_PORT          equ    3d4h

MONO_PORT           equ    3b4h

STATUS_PORT         equ    64h

SHUT_DOWN           equ    0feh

INT_MASK_PORT equ    21h

VIRTUAL_MODE equ    0001

A20_PORT                   equ    0d1h

A20_ON              equ    0dfh

A20_OFF                    equ    0ddh

EOI                        equ    20h

MASTER8259A         equ    20h

SLAVE8259A          equ    0a0h

KBD_PORT_A          equ    60h

KBD_PORT_B          equ    61h

L_SHIFT                    equ    0000000000000001b

NL_SHIFT                   equ    1111111111111110b

R_SHIFT                    equ    0000000000000010b

NR_SHIFT                   equ    1111111111111101b

L_CTRL              equ    0000000000000100b

NL_CTRL                    equ    1111111111111011b

R_CTRL              equ    0000000000001000b

NR_CTRL                    equ    1111111111110111b

L_ALT                      equ    0000000000010000b

NL_ALT              equ    1111111111101111b

R_ALT                      equ    0000000000100000b

NR_ALT              equ    1111111111011111b

CAPS_LOCK           equ    0000000001000000b

SCR_LOCK                   equ    0000000010000000b

NUM_LOCK                   equ    0000000100000000b

INSERT              equ    0000001000000000b

STRUC  idtr_struc

       idt_len dw   0

       idt_low dw   0

       idt_hi db     0

       rsrv   db     0

ENDS   idtr_struc


4.2 Файл TOS.H. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке Си.


#define word unsigned int

// Селекторы, определённые в GDT

#define CODE_SELECTOR             0x08 // сегмент кода

#define DATA_SELECTOR             0x10 // сегмент данных

#define TASK_1_SELECTOR           0x18 // задача TASK_1

#define TASK_2_SELECTOR           0x20 // задача TASK_2

#define MAIN_TASK_SELECTOR        0x28 // главная задача

#define VID_MEM_SELECTOR          0x30 // сегмент видеопамяти

#define IDT_SELECTOR                           0x38 // талица IDT

#define KEYBIN_TASK_SELECTOR      0x40 // задача ввода с клавиатуры

#define KEYB_TASK_SELECTOR        0x48 // задача обработки

                                                                            // клавиатурного прерывания

#define FLIP_TASK_SELECTOR        0x50 // задача FLIP_TASK


typedef struct

{

 unsigned accessed   : 1;

 unsigned read_write : 1;

 unsigned conf_exp   : 1;

 unsigned code       : 1;

 unsigned xsystem    : 1;

 unsigned dpl        : 2;

 unsigned present    : 1;

} ACCESS;

// Структура дескриптора

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;

// Структура вентиля вызова, задачи, прерывания,

// исключения

typedef struct gate

{

 word offset;

 word selector;

 unsigned char count;

 unsigned char type_dpl;

 word reserved;

} gate;

// Структура сегмента состояния задачи TSS

typedef struct tss

{

 word link;         // поле обратной связи

 word sp0;          // указатель стека кольца 0

 word ss0;

 word sp1;          // указатель стека кольца 1

 word ss1;

 word sp2;          // указатель стека кольца 1

 word ss2;

 word ip;                  // регистры процессора

 word flags;

 word ax;

 word cx;

 word dx;

 word bx;

 word sp;

 word bp;

 word si;

 word di;

 word es;

 word cs;

 word ss;

 word ds;

 word ldtr;

} tss;

// Размеры сегментов и структур

#define TSS_SIZE            (sizeof(tss))

#define DESCRIPTOR_SIZE     (sizeof(descriptor))

#define GATE_SIZE           (sizeof(gate))

#define IDT_SIZE            (sizeof(idt))

// Физические адреса видеопамяти для цветного

// и монохромного видеоадаптеров

#define COLOR_VID_MEM       0xb8000L

#define MONO_VID_MEM        0xb0000L

// Видеоржеимы

#define MONO_MODE           0x07 // монохромный

#define BW_80_MODE          0x02 // монохромный, 80 символов

#define COLOR_80_MODE       0x03 // цветной, 80 символов

// Значения для поля доступа

#define TYPE_CODE_DESCR     0x18

#define TYPE_DATA_DESCR     0x10

#define TYPE_TSS_DESCR      0x01

#define TYPE_CALL_GATE      0x04

#define TYPE_TASK_GATE      0x85

#define TYPE_INTERRUPT_GATE 0x86

#define TYPE_TRAP_GATE      0x87

#define SEG_WRITABLE        0x02

#define SEG_READABLE        0x02

#define SEG_PRESENT_BIT     0x80

// Константы для обработки аппаратных

// прерываний

#define EOI                             0x20

#define MASTER8259A                     0x20

#define SLAVE8259A                0xa0

// Макро для формирования физического

// адреса из компонент сегменоного адреса

// и смещения

#define MK_LIN_ADDR(seg,off) (((unsigned long)(seg))<<4)+(word)(off)

// Тип указателя на функцию типа void без параметров

typedef void (func_ptr)(void);

4.3 Файл TOS.H. Основной файл программы.


#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#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

 { (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2F

 // 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,

 // 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 <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#include <mem.h>

#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 <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#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 <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#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 < max_task)

  current_task++;

 else

  current_task = 0;

 return(task_list[current_task]);

}

4.7 Файл EXCEPT.C. Обработка исключений.

 

#include <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#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 <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#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

  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 <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#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 <stdio.h>

#include <dos.h>

#include <conio.h>

#include <stdlib.h>

#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 < B_SIZE)

  {

   Label1->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 < B_SIZE)

  {

   Label2->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 <,,,0>

; 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.



  1. «Защищенный режим процессоров Intel 80286/80386/80486» © Александр Фролов, Григорий Фролов Том 6, М.: Диалог-МИФИ, 1993, 234 стр.
  2. «MS-DOS для программиста» © Александр Фролов, Григорий Фролов
    Том 18, часть 1, М.: Диалог-МИФИ, 1995, 254 стр.
  3. «MS-DOS для программиста» © Александр Фролов, Григорий Фролов
    Том 19, часть 2, М.: Диалог-МИФИ, 1995, 253 стр.
  4. «Язык Ассемблера для IBM PC и программирования» © Питер Абель, М.: «Высшая школа», Москва, 1992, 444 стр.
  5. «Язык программирования для персонального компьютера Си», © С.О. Бочков, Д.М. Субботин, М.: Диалог-МИФИ, 1990, 383 стр.
  6. Материалы WEB-сервера для разработчиков фирмы Intel http://developer.intel.com




Похожие работы на - DOS-extender для компилятора Borland C++ 3.1

 

Не нашли материал для своей работы?
Поможем написать уникальную работу
Без плагиата!