WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |

«Assembler^ Зубков С. В. ...»

-- [ Страница 4 ] --

Функция DOS 4Ah: Изменить размер блока памяти Вход: AH = 4Ah ВХ = новый размер в 16-байтных параграфах ES = сегментный адрес модифицируемого блока Выход: CF = 1, если при выполнении операции произошла ошибка АХ = 7, если блоки управления памятью разрушены АХ = 8, если не хватает памяти (при увеличении) АХ = 9, если ES содержит неверный адрес ВХ = максимальный размер, доступный для этого блока Если для увеличения блока не хватило памяти, DOS расширяет его до возмож ного предела.

При запуске СОМ-программы загрузчик DOS выделяет самый большой до ступный блок памяти для этой программы, так что при работе с основной памятью эти функции требуются редко (в основном для того, чтобы сократить выделен ный программе блок памяти до минимума перед загрузкой другой программы), но уже в MS DOS 5.0 и далее с помощью этих же функций можно выделять па мять в областях UMB - неиспользуемых участках памяти выше 640 Кб и ниже 1 Мб, для чего требуется сначала подключить UMB к менеджеру памяти ;

и изме нить стратегию выделения памяти с помощью функции DOS 58h.

Управление памятью 4.9.2. Область памяти UMB Функция DOS 58k. Считать/изменить стратегию выделения памяти Вход: AH = 58h AL = OOh - считать стратегию AL = Olh - изменить стратегию ВХ = новая стратегия биты 2-0:

00 - первый подходящий блок 01 - наиболее подходящий блок 11 - последний подходящий блок биты 4-3:

00 - обычная память 01 - UMB (DOS 5.0+) 10 - UMB, затем обычная память (DOS 5.0+) AL = 02h - считать состояние UMB AL = 03h - установить состояние UMB ВХ = новое состояние: 00 - не используются, 01 - используются Выход: CF = О, АХ = текущая стратегия для AL = 0, состояние UMB для AL = CF = 1, АХ = Olh, если функция не поддерживается (если не запущен менеджер памяти (например, EMM386) или нет строки DOS = UMB в CONFIG.SYS) Если программа изменяла стратегию выделения памяти или состояние UMB, она обязательно должна их восстановить перед окончанием работы.

4.9.3. Область памяти НМА Область памяти от OFFFFh:0010h (конец первого мегабайта) до OFFFFh:OFFFFh (конец адресного пространства в реальном режиме), 65 520 байт, может исполь зоваться на компьютерах, начиная с 80286. Доступ к этой области осуществля ется с помощью спецификации XMS, причем вся она выделяется целиком од ной программе. Обычно, если загружен драйвер HIMEM.SYS и если в файле CONFIG.SYS присутствует строка DOS = HIGH, DOS занимает эту область, осво бождая почти 64 Кб в основной памяти. При этом ОС может оставить небольшой участок НМА (16 Кб или меньше) для пользовательских программ, которые обра щаются к нему с помощью недокументированной функции мультиплексора 4Ah.

INT2Fh,'AX = 4А01Н: Определить размер доступной части НМА (DOS 5.0+) Вход: АХ = 4A01h Выход: ВХ = размер доступной части НМА в байтах, OOOOh, если DOS не в НМА ES:DI = адрес начала доступной части НМА (OFFFFh:OFFFFh, если DOS не в НМА) INT2FH, АХ = 4A02h: Выделить часть НМА (DOS 5.0+) Вход: АХ = 4А02Н ВХ = размер в байтах Основы программирования для MS DOS Выход: ES:DI = адрес начала выделенного блока ВХ = размер выделенного блока в байтах В версиях DOS 5.0 и 6.0 нет функций освобождения выделенных таким обра зом блоков НМЛ. В DOS 7.0 (Windows 95) выделение памяти в НМЛ было орга низовано аналогично выделению памяти в обычной памяти и UMB, с функциями изменения размера и освобождения блока.

INT 2Fh, АХ = 4A03h: Управление распределением памяти в НМЛ (DOS 7.0+) Вход: АХ = 4A03h DL = 0 - выделить блок (ВХ = размер в байтах) DL = 1 - изменить размер блока (ES:DI = адрес, ВХ = размер) DL = 2 - освободить блок (ES:DI = адрес) СХ = сегментный адрес владельца блока Выход: DI = OFFFFh, если не хватило памяти, ES:DI = адрес блока (при выде лении) Следует помнить, что область НМЛ доступна для программ только в том случае, когда адресная линия процессора А20 разблокирована. Если DOS не занимает НМЛ, она практически постоянно заблокирована на совмести мость с программами, написанными для процессора 8086/8088, которые считают, что адреса OFFFFh:0010h — OFFFFh:OFFFFh всегда совпадают c0000h:0000h - OOOOh:OFFEFh. Функции XMS 01-07 позволяют управлять состоянием этой адресной линии.

4.9.4. Интерфейс EMS Расширенная память (EMS) - дополнительная возможность для программ, за пускающихся в реальном режиме (или в режиме V86), обращаться к памяти, ко торая находится за пределами первого мегабайта. EMS позволяет отобразить сег мент памяти, начинающийся, обычно с ODOOOh, на любые участки памяти, аналогично тому, как осуществляется доступ к видеопамяти в SVGA-режимах.

Вызывать функции EMS (прерывание 67h) разрешается, только если в системе присутствует драйвер с именем ЕММХХХХО. Для проверки его существования можно, например, вызвать функцию 3Dh (открыть файл или устройство). При чем на тот случай, если драйвер EMS отсутствует, а в текущей директории есть файл с именем ЕММХХХХО, следует дополнительно вызвдть функцию IOCTL INT 21h с АХ = 4400h и ВХ = идентификатор файла или устройства, полученный от функции 3Dh. Если значение бита 7 в DX после вызова этой функции равно 1, то драйвер EMS наверняка присутствует в системе.

Основные функции EMS:

INT 67h, АН = 46h: Получить номер версии Вход: АН = 46h Выход: АН = 0 и AL = номер версии в упакованном BCD (40h для 4.0).

Во всех случаях, если АН не ноль, произошла ошибка Управление памятью.'] INT 67/z, АН = 41 h: Получить сегментный адрес окна Вход: АН = 41h Выход: АН = 0 и ВХ = сегментный адрес окна INT 67h, АН = 42h: Получить объем памяти Вход: АН = 42h Выход: АН = О DX = объем EMS-памяти в 16-килобайтных страницах ВХ = объем свободной EMS-памяти в 16-килобайтных страницах INT 67h, АН = 43h: Выделить идентификатор и EMS-память Вход: АН = 43h ВХ = требуемое число 16-килобайтных страниц Выход: АН = О, DX = идентификатор Теперь указанный в этой функции набор страниц в EMS-памяти описывается как занятый и другие программы не смогут его выделить для себя.

INT 67/z, АН = 44h: Отобразить память Вход: АН = 44h AL = номер 16-килобайтной страницы в 64-килобайтном окне EMS (0-3) ВХ = номер 16-килобайтной страницы в EMS-памяти DX = идентификатор Выход: АН = О Далее запись/чтение в указанную страницу в реальном адресном пространстве приведет к записи/чтению в указанную страницу в EMS-памяти.

INT 67h, АН = 45h: Освободить идентификатор и EMS-память Вход: АН = 45h DX = идентификатор Выход: АН = Спецификация EMS была разработана для компьютеров IBM XT, снабжав шихся особой платой, на которой и находилась расширенная память. С появле нием процессора 80286 стало возможным устанавливать больше одного мегабай та памяти на материнской плате, и для работы с ней была введена новая спецификация - XMS. Тогда же были созданы менеджеры памяти, эмулировав шие EMS поверх XMS, для совместимости со старыми программами, причем ра бота через EMS выполнялась медленнее. Позже, когда в процессорах Intel появил ся механизм страничной адресации, выяснилось, что теперь уже EMS можно реализовать гораздо быстрее XMS. Большинство программ для DOS, которым требуется дополнительная память, поддерживают обе спецификации.

4.9.5. Интерфейс XMS Спецификация доступа к дополнительной памяти (XMS) - еще один метод, позволяющий программам, запускающимся под управлением DOS в реальном ре жиме (или в режиме V86), использовать память, расположенную выше границы первого мегабайта.

Основы программирования для MS DOS АН =43: XMS-и DPMS-сервисы INT 2Fh, Вход: АХ = 4300h: проверить наличие XMS Выход: АН = 80h, если HIMEM.SYS или совместимый драйвер загружен Вход: АХ = 431 Oh: получить точку входа XMS Выход: ES:BX = дальний адрес точки входа XMS После определения точки входа все функции XMS вызываются с помощью команды CALL на указанный дальний адрес.

Функция XMS OOh: Определить номер версии Вход: АН = ООН Выход: АХ = номер версии, не упакованный BCD (ОЗООЬ для 3.0) ВХ = внутренний номер модификации DX = 1, если НМА существует;

0, если нет Функция XMS 08h: Определить объем памяти Вход: АН = 08h BL = OOh Выход: АХ = размер максимального доступного блока в килобайтах DX = размер XMS-памяти всего в килобайтах BL = код ошибки (OAOh, если вся XMS-память занята;

00, если нет ошибок) Так как возвращаемый размер памяти оказывается ограниченным размером слова (65 535 Кб), начиная с версии XMS 3.0, введена более точная функция 88h.

Функция XMS 88h: Определить объем памяти Вход: АН = 88h Выход: ЕАХ = размер максимального доступного блока в килобайтах BL *= код ошибки (OAOh, если вся XMS-память занята;

00, если нет ошибок) ЕСХ = физический адрес последнего байта памяти (верный для ошиб ки OAOh) EDX = размер XMS-памяти в килобайтах (0 для ошибки OAOh) Функция XMS 09h: Выделить память Вход: AH = 09h DX = размер запрашиваемого блока (в килобайтах) Выход: АХ = 1, если функция выполнена DX = идентификатор блока АХ = 0:

BL = код ошибки (OAOh, если не хватило памяти) Функция XMS 0Ah: Освободить память Вход: АН = OAh DX = идентификатор блока Выход: АХ = 1, если функция выполнена.

Иначе - АХ = 0 и BL = код ошибки (OA2h - неправильный идентифи катор, OABh - участок заблокирован) Управление памятью Функция XMS OBh: Пересылка данных Вход: АН = OBh DS:SI = адрес структуры для пересылки памяти Выход: АХ = 1, если функция выполнена Иначе - АХ = 0 и BL = код ошибки Структура данных, адрес которой передается в DS:SI:

+00h: 4 байта - число байтов для пересылки +04h: слово — идентификатор источника (0 для обычной памяти) +06h: 4 байта - смещение в блоке-источнике или адрес в памяти +OAh: слово - идентификатор приемника (0 для обычной памяти) +OCh: 4 байта - смещение в блоке-приемнике или адрес в памяти Адреса записываются в соответствующие двойные слова в обычном виде сегментхмещение. Копирование происходит быстрее, если данные выровнены на границы слова или двойного слова;

если области данных перекрываются, адрес начала источника должен быть меньше адреса начала приемника.

Функция XMS OFh: Изменить размер XMS-блока Вход: АН - OFh ВХ = новый размер DX = идентификатор блока Выход: АХ = 1, если функция выполнена.

Иначе - АХ = 0 и BL = код ошибки Кроме того, XMS позволяет программам использовать область НМА и блоки UMB, если они не заняты DOS при запуске (так как в CONFIG.SYS не было строк DOS = HIGH или DOS = UMB).

;

mem.asm ;

Сообщает размер памяти, доступной через EMS и XMS.

.model tiny.code ;

Для команд сдвига на 4.

. org 100h ;

СОМ-программа.

start:

;

Команды строковой обработки будут выполняться вперед.

eld Проверка наличия EMS.

Адрес ASCIZ-строки "EMMXXXXO".

mov dx,offset ems_driver mov ax.SDOOh Открыть файл или устройство.

int 21h Если не удалось открыть - EMS нет.

jc no_emmx Идентификатор в ВХ.

mov bx.ax mov ax,4400h IOCTL: проверить состояние файла/устройства.

int 21h Если не произошла ошибка, jc no_ems Основы программирования для MS DOS ff:

проверить старший бит DX.

test dx,-80h Если он - О, ЕММХХХХО - файл в текущей директории.

jz no_ems Определение версии EMS.

mov ah,46h 67h ;

;

Пол Получить версию EMS.

int ah, ah test ;

Есл EMS выдал ошибку - не стоит продолжать jnz ;

Если no_ems I сн mov ah.al ;

AL = старшая цифра.

al.OFh and ;

AL ah, 4 ;

АН = младшая цифра.

shr ;

АН ;

Выд, output_version ;

Выдать строку о номере версии EMS.

call ;

Определение доступной EMS-памяти.

mov ah,42h 67h ;

ПОЛ' int Получить размер памяти в 16-килобайтных страницах.

dx,4 ;

DX = размер памяти в килобайтах.

shl shl bx,4 ;

ВХ = размер свободной памяти в килобайтах, mov ax, bx mov si, offset ems_freemem Адрес строки для output_info.

call output_info Выдать строки о размерах памяти.

no_ems :

mov ah,3Eh int 21h Закрыть файл/устройство ЕММХХХХО.

no_emmx:

;

Проверка наличия XMS.

mov ax,4300h Проверка XMS.

2Fh int cmp al,80h Если AL не равен 80h, jne no_xms XMS отсутствует.

mov ax,4310h Иначе:, 2Fh int получить точку входа XMS mov word ptr entry_pt,bx и сохранить ее в entry_pt.

word ptr entry_pt+2,es mov (старшее слово - по старшему адресу!) push ds pop es Восстановить ES.

Определение версии XMS.

mov ah, Функция XMS OOh - номер версии.

call dword ptr entry_pt Изменить первую букву строки mov byte ptr mern_version, ' X ' "EMS версии" на "X".

call output_version Выдать строку о номере версии XMS.

Определение доступной XMS-памяти.

mov ah,08h xor bx,bx call dword ptr entry_pt Функция XMS 08h!

Управление памятью mov byte ptr totalmem.'X' Изменить первую букву строки "EMS-памяти" на "X".

mov si,offset xms_freemem Строка для output_info.

Вывод сообщений на экран:

DX - объем всей памяти, АХ - объем свободной памяти, SI - адрес строки с сообщением о свободной памяти (разный для EMS и XMS).

output_info:

push ax ax.dx mov Объем всей памяти в АХ.

mov bp,offset totalmem Адрес строки - в ВР.

call output_info1 Вывод.

Объем Свободной памяти - в АХ.

pop ax bp.si Адрес строки - в ВР.

mov output_info1: Вывод.

di,offset hex2dec_word mov hex2dec Преобразует целое двоичное число в АХ.

В строку десятичных ASCII-цифр в ES:DI, заканчивающуюся символом "$".

;

Делитель в ВХ.

mov bx, xor ex, ex ;

Счетчик цифр в 0.

divlp: xor dx.dx ;

Разделить преобразуемое число на 10, div bx ;

добавить к остатку ASCII-код нуля dl.'O' add dx ;

записать полученную цифру в стек.

push ;

Увеличить счетчик цифр ex inc ;

и, если еще есть, что делить, ax, ax test divlp ;

продолжить деление на 10.

jnz store:

;

Считать цифру из стека.

ax pop ;

Дописать ее в конец строки в ES:OI.

stosb ;

Продолжить для всех СХ-цифр.

loop store ;

Дописать '$' в конец строки.

byte ptr es:[di], '$' mov ;

DX - адрес первой части строки.

mov dx, bp ah, mov ;

Функция DOS 09h - вывод строки.

21-h int ;

DX - адрес строки с десятичным числом.

dx, offset hex2dec_word mov ;

Вывод строки.

int 21h ;

DX - адрес последней части строки.

dx, offset eol mov ;

Вывод строки.

21h int ;

Конец программы и процедур output_info no_xms: ret ;

и output_info1.

Вывод версии EMS/XMS.

АХ - номер в неупакованном BCD-формате.

Основы программирования для MS DOS output_version:

ax,3030h ;

Преобразование неупакованного BCD в ASCII.

or ;

Старшая цифра в major byte ptr major, ah mov ;

Младшая цифра в minor byte ptr minor, al mov ;

Адрес начала строки - в 0Х dx, off set mem_version mov ah, mov ;

Вывод строки.

21h int ret ;

Имя драйвера для проверки EMS.

db ems_d river "EMMXXXXO", db "EMS версии ;

Сообщение о номере версии.

mem_version db ;

Первые байты этой major "0."

db minor "0 обнаружен ", OOh, OAh, ' $' ;

и этой строк будут ;

заменены реальными номерами версий.

"EMS-памяти: $" db totaimem "EMS-памяти: $" db ems_freemem db 'К',ODh,OAh, '$' ;

Конец строки.

eol db "Наибольший свободный блок XMS: $" xms_f reemem ;

Сюда записывается точка входа XMS.

entry_pt :

entry_pt+4 ;

Буфер для десятичной строки.

equ hex2dec_word end start 4.10. Загрузка и выполнение программ Как и любая операционная система, DOS загружает и выполняет программы.

При загрузке программы в начале отводимого для нее блока памяти (для СОМ-про грамм это вся свободная на данный момент память) создается структура данных PSP (префикс программного сегмента) размером 256 байт (lOOh). Затем DOS создает копию текущего окружения для загружаемой программы, помещает полный путь и имя программы в конец окружения, заполняет поля PSP следующим образом:

+00h: слово - OCDh 20h - команда INT 20h. Если СОМ-программа завершает ся командой RETN, управление передается на эту команду.

Введено для совместимости с командой СР/М CALL О +02h: слово - сегментный адрес первого байта после области памяти, выделен ной для программы +04h: байт не используется DOS +05h: 5 байт - 9Ah OFOh OFEh OlDh OFOh - команда CALL FAR на абсолютный адрес OOOCOh, записанная так, чтобы второй и третий байты со ставляли слово, равное размеру первого сегмента для COIVf-фай лов (в этом примере OFEFOh). Введено для совместимости с ко мандой СР/М CALL +OAh: 4 байта адрес обработчика INT 22h (выход из программы) +OEh: 4 байта адрес обработчика INT 23h (обработчик нажатия Ctrl-Break) + 12Ь:4байта адрес обработчика INT 24h (обработчик критических ошибок) +16h: слово сегментный адрес PSP процесса, из которого был запущен текущий +18h: 20 байт JFT - список открытых идентификаторов, один байт на иденти фикатор, OFFh - конец списка Загрузка и выполнение программ +2Ch: слово - сегментный адрес копии окружения для процесса +2ЕЪ: 2 слова - SS:SP процесса при последнем вызове INT 21h +32h: слово - число элементов JFT (по умолчанию 20) +34h: 4 байта - дальний адрес JFT (по умолчанию PSP:0018) +38h: 4 байта - дальний адрес предыдущего PSP +3Ch: байт — флаг, указывающий, что консоль находится в состоянии ввода 2-байтного символа +3Dh: байт - флаг, устанавливаемый функцией ОВ71 lh прерывания 2Fh (при следующем вызове INT 21h для работы с файлом имя файла бу дет заменено полным) +3Eh: слово - не используется в DOS +40h: слово - версия DOS, которую вернет функция DOS 30h (DOS 5.0+) +42h: 12 байт - не используется в DOS +50h: 2 байта - OCDh 21h - команда INT 21h +52h: байт - OCBh - команда RETF +53h: 2 байта - не используется в DOS +55h: 7 байт - область для расширения первого FOB +5 Ch: 16 байт - первый FCB, заполняемый из первого аргумента командной строки +6Ch: 16 байт - второй FCB, заполняемый из второго аргумента командной строки +7Ch: 4 байта - не используется в DOS +80h: 128 байт - командная строка и область DTA по умолчанию и записывает программу в память, начиная с адреса PSP:0100h. Если загружается ЕХЕ-программа, использующая дальние процедуры или сегменты данных, DOS модифицирует эти команды так, чтобы используемые в них сегментные адреса соответствовали сегментным адресам, которые получили указанные процедуры и сегменты данных при загрузке программы в память. Во время запуска СОМ программы регистры устанавливаются следующим образом:

AL =* OFFh, если первый параметр командной строки содержит непра вильное имя диска (например, z:\something), иначе - ООН АН = OFFh, если второй параметр содержит неправильное имя диска, иначе - OOh CS = DS = ES = SS = сегментный адрес PSP SP = адрес последнего слова в сегменте (обычно OFFFEh;

меньше, если не хватает памяти) При запуске ЕХЕ-программы регистры SS:SP устанавливаются в соответствии с сегментом стека, определенным в программе, затем в стек помещается слово OOOOh и выполняется переход на начало программы (PSP:0100h для СОМ, соб ственная точка входа для ЕХЕ).

Все эти действия выполняет одна функция DOS - загрузить и выполнить программу.

Функция DOS 4Bh: Загрузить и выполнить программу Вход: АН = 4Bh AL = OOh - загрузить и выполнить и Основы программирования для MS DOS AL = Olh - загрузить и не выполнять DS:DX - адрес ASCIZ-строки с полным именем программы ES:BX - адрес блока параметров ЕРВ:

+00h: слово - сегментный адрес окружения, которое будет скопи ровано для нового процесса (или 0, если использу ется текущее окружение) +02h: 4 байта - адрес командной строки для нового процесса +06h: 4 байта - адрес первого FCB для нового процесса +OAh: 4 байта - адрес второго FCB для нового процесса +OEh: 4 байта - здесь будет записан SS:SP нового процесса после его завершения (только для AL = 01) + 12h: 4 байта - здесь будет записан CS:IP (точка входа) нового процесса после его завершения (только для AL = 01) AL = 03h - загрузить как оверлей DS:DX - адрес ASCIZ-строки с полным именем программы ES:BX - адрес блока параметров:

+00h: слово — сегментный адрес для загрузки оверлея +02h: слово - число, которое будет использовано в командах, при меняющих непосредственные сегментные адреса, обычно то же самое, что и в предыдущем поле. О для СОМ-файлов AL = 05h - подготовиться к выполнению (DOS 5.0+) DS:DX - адрес следующей структуры:

+00h: слово - OOh +02h: слово - бит 0 - программа - ЕХЕ бит 1 - программа - оверлей +04h: 4 байта - адрес ASCIZ-строки с именем новой программы +08h: слово - сегментный адрес PSP новой программы +ОАЪ: 4 байта - точка входа новой программы +OEh: 4 байта - размер программы, включая PSP Выход:

CF = 0, если операция выполнена, ВХ и DX модифицируются, CF = 1, если произошла ошибка, АХ = код ошибки (2 - файл не найден, 5 - доступ к файлу запрещен, 8 - не хватает памяти. OAh - непра вильное окружение, OBh - неправильный формат) Подфункциям 00 и 01 требуется, чтобы свободная память для загрузки про граммы была в нужном количестве, так что СОМ-программы должны воспользо ваться функцией DOS 4Ah с целью уменьшения отведенного им блока памяти до минимально необходимого. При вызове подфункции 03 DOS загружает оверлей в память, выделенную текущим процессом, поэтому ЕХЕ-программы должны убедиться, что ее достаточно.

Эта функция игнорирует расширение файла и различает ЕХЕ- и СОМ-файлы по первым двум байтам заголовка (MZ для ЕХЕ-файлов).

Загрузка и выполнение программ Подфункция 05 должна вызываться после загрузки и перед передачей управле ния на программу, причем никакие прерывания DOS и BIOS нельзя вызывать после возвращения из этой подфункции и до перехода на точку входа новой программы.

Загруженной и вызванной таким образом программе предоставляется несколь ко способов завершения работы. Способ, который чаще всего применяется для СОМ-файлов, - команда RETN. При этом управление передается на адрес PSP:0000, где располагается код команды INT 20h. Соответственно программу мож но завершить сразу, вызвав INT 20h, но оба эти способа требуют, чтобы CS содер жал сегментный адрес PSP текущего процесса. Кроме того, они не позволяют вер нуть код возврата, который может передать предыдущему процессу информацию о том, как завершилась запущенная программа. Рекомендованный способ заверше ния программы - функция DOS 4Ch.

Функция DOS 4Ch: Завершить программу Вход: АН = 4Ch AL = код возврата Значение кода возврата можно использовать в пакетных файлах DOS как пере менную ERRORLEVEL и определять из программы с помощью функции DOS 4Dh.

Функция DOS 4Dh: Определить код возврата последнего завершившегося процесса Вход: АН - 4Dh Выход: АН = способ завершения:

OOh - нормальный Olh - Ctrl-Break 02h - критическая ошибка 03h - программа осталась в памяти как резидентная AL = код возврата СЕ = Воспользуемся функциями 4Ah и 4Bh в следующем примере программы, кото рая ведет себя как командный интерпретатор, хотя на самом деле единственная ко манда, которую она обрабатывает, - команда exit. Все остальные команды передают ся настоящему COMMAND.COM с ключом /С (выполнить команду и вернуться).

;

shell.asm ;

Программа, выполняющая функции командного интерпретатора ;

(вызывающая command.com для всех команд, кроме exit).

.model tiny.code. org "lOOh ' ;

СОМ-программа prompt_end equ "$" ;

Последний символ в приглашении ко вводу.

start:

mov sp,length_of_program+100h+200h ;

Перемещение стека на 200h ;

после конца программы ;

(дополнительные 100п - для PSP).

Основы программирования для MS DOS mov ah,4Ah stack_shift=length_of_program+100h+200h mov bx,stack_shift shr 4+ Освободить всю память после конца int 21h программы и стека.

;

Заполнить поля ЕРВ, содержащие сегментные адреса.

mov ax.cs Сегментный адрес командной строки.

word ptr EPB+4,ax mov Сегментный адрес первого FCB.

mov word ptr EPB+8,ax word ptr EPB+OCh,ax Сегментный адрес второго FCB.

mov main_loop:

;

Построение и вывод приглашения для ввода.

ah,19h. mov Функция DOS 19h:

определить текущий диск.

int 21h al.'A' Теперь AL = ASCII-код диска (А, В, С,).

add Поместить его в строку.

mov byte ptr drive_letter,al ah,47h Функция DOS 47h:

mov dl.OO mov si, offset pwd_Buffer mov int 21h ;

определить текущую директорию mov al,0 ;

Найти ноль (конец текущей директории) di, offset prompt_start ;

в строке с приглашением.

mov ex, prompt_l mov repne scasb di - ;

DI - адрес байта с нулем.

dec dx, offset prompt_start ;

DS:DX - строка приглашения.

mov di,dx ;

DI - длина строки приглашения.

sub mov cx.di ;

stdout mov bx, ah,40h mov 21h ;

Вывод строки в файл или устройство.

int mov al, prompt_end int 29h ;

Вывод последнего символа в приглашении.

;

получить команду от пользователя ah.OAh ;

Функция DOS OAh:

mov dx, offset command_buffer mov int 21h ;

буферированный ввод.

al.ODh ;

Вывод символа CR mov ;

int 29h mov al.OAn ;

Вывод символа LF ;

29h ;

(CR и LF вместе - перевод строки).

int ;

cmp byte ptr command_buffer+1, С ;

Если введена пустая строка, main_loop je ;

продолжить основной цикл.

Загрузка и выполнение программ Проверить, является ли введенная команда командой "exit".

mov di,offset command_buffer+2 Адрес введенной строки.

Адрес эталонной строки mov si,offset cmd_exit "exit",ODh.

mov cx,cmd_exit_l Длина эталонной строки.

repe cmpsb Сравнить строки.

Если строки идентичны jcxz got_exit выполнить exit.

Передать остальные команды интерпретатору DOS (COMMAND.COM).

xor ex,ex Адрес введенной строки.

mov si,offset command_buffer+ mov di,offset command_text Параметры для command.com.

mov cl.byte ptr commandjDuffer+1 Размер введенной строки.

Учесть ODh в конце.

inc cl Скопировать строку. rep movsb mov ax,4BOOh Функция DOS 4Bh.

mov dx,offset command_com Адрес ASCIZ-строки с адресом.

mov bx,offset EPB Исполнить программу.

int 21h Продолжить основной цикл.

jmp short main_loop got_exit:

Выход из программы (ret нельзя, int 20h потому что мы перемещали стек).

db "exit",ODh cmd_exit Команда "exit".

equ Ее длина.

cmd_exit_l $-cmd_exit Подсказка для ввода.

prompt_start "tinyshell:" db db drive_letter "C:" Буфер для текущей директории.

pwd_buffer 64 dup (?) db Максимальная длина подсказки.

$-prompt_start equ prompt_l Имя файла.

command_com db "C:\COMMAND.COM", Использовать текущее окружение.

EPB dw Адрес командной строки.

dw offset commandline.O Адреса FCB, переданных DOS dw 005Ch,0,006Ch, нашей программе при запуске (на самом деле они не используются).

Максимальная длина commandline db командной строки.

Ключ /С для COMMAND.COM.

db " /C " Буфер для командной строки.

command_text db 122 dup (?) Здесь начинается буфер для ввода.

command_buffer db Длина программы + длина length_of„program equ 124+$-start буфера для ввода.

start end Основы программирования для MS DOS Чтобы сократить пример, в нем используются функции для работы с обычны ми короткими именами файлов. Достаточно заменить строку mov ah,47h на mov ax,7147h и увеличить размер буфера для текущей директории (pwd_buffer) с 64 до байт, и директории с длинными именами будут отображаться корректно в под сказке для ввода. Но с целью совместимости следует также добавить проверку на поддержку функции 71h (LFN) и определить размер буфера для директории с по мощью подфункции LFN OAOh.

4.11. Командные параметры и переменные среды В случае если команда не передавалась бы интерпретатору DOS, а выполня лась нами самостоятельно, то оказалось бы: чтобы запустить любую программу из-под shell.com, нужно предварительно перейти в директорию с этой програм мой или ввести ее, указав полный путь. Дело в том, что COMMAND.COM при запуске файла ищет его по очереди в каждой из директорий, указанных в пере менной среды PATH. DOS создает копию всех переменных среды (так называе мое окружение DOS) для каждого запускаемого процесса. Сегментный адрес ко пии окружения для текущего процесса располагается в PSP по смещению 2Ch.

В этом сегменте записаны все переменные подряд в форме ASCIZ-строк вида "COMSPEC=C:\WINDOWS\COMMAND.COM",0. По окончании последней строки стоит дополнительный нулевой байт, затем слово (обычно 1) - количество дополнительных строк окружения, а потом - дополнительные строки. Первая до полнительная строка - всегда полный путь и имя текущей программы - также в форме ASCIZ-строки. При запуске новой программы с помощью функции 4Bh можно создать полностью новое окружение и передать его сегментный адрес за пускаемой программе в блоке ЕРВ или просто указать 0, позволив DOS скопиро вать окружение текущей программы.

Кроме того, в предыдущем примере мы передавали запускаемой программе (command.com) параметры (/с команда), но пока не объяснили, как программа может определить, что за параметры были переданы ей при старте. Во время за пуска программы DOS помещает всю командную строку (включая последний символ ODh) в блок PSP запущенной программы по смещению 81h и ее длину в байт 80h (таким образом, длина командной строки не может быть больше 7Eh (126) символов). Под Windows 95 и DOS 4.0, если командная строка превышает эти раз меры, байт PSP:0080h (длина) устанавливается в 7Fh, в последний байт PSP (PSP:OOFFh) записывается ODh, первые 126 байт командной строки размещают ся в PSP, а вся строка целиком - в переменной среды CMDLINE.

;

cat.asm ;

Копирует объединенное содержимое всех файлов, указанных в командной строке, ;

в стандартный вывод. Можно как указывать список файлов, так и использовать ;

маски (символы "*" и "?") в одном или нескольких параметрах, Командная строка и переменные например:

cat header *.txt footer > all-texts помещает содержимое файла header, всех файлов с расширением-.txt в текущей директории и файла footer - в файл all-texts.

Длинные имена файлов не используются, ошибки игнорируются.

tiny.model.

.code 80h ;

По смещению 80h от начала PSP находятся:

org cmd_length ;

длина командной строки db ?

cmd_line ;

и сама командная строка.

db ?

org 100h ;

Начало СОМ-программы - 100h от начала PSP.

start:

;

Для команд строковой обработки.

eld mov bp.sp ;

Сохранить текущую вершину стека в ВР.

mov cl,cmd_length cmp ;

Если командная строка пуста cl, show_usage ;

вывести информацию о программе и выйти.

jle mov ah,1Ah ;

функция DOS 1Ah:

mov dx, off set DTA ;

переместить DTA (по умолчанию она совпадает 21h irvt ;

с командной строкой PSP) Преобразовать список параметров в PSP:81h следующим образом:

Каждый параметр заканчивается нулем (ASCIZ-строка), адреса всех параметров помещаются в стек в порядке обнаружения.

В переменную argc записывается число параметров.

\ mov cx,-1 ;

Для команд работы со строками.

mov di,offset cmd_line ;

Начало командной строки в ES:Db.

find_param:

Искать первый символ, mov al,' ' не являющийся пробелом.

repz scasb DI - адрес начала очередного параметра.

di dec Поместить его в стек di push и увеличить argc на один.

word ptr argc inc SI = DI для следующей команды lodsb.

mov si.di scan_params:

Прочитать следующий символ из параметра.

lodsb Если это ODh - это был последний параметр al.ODh cmp и он кончился.

params_ended je Если это 20п - этот параметр кончился,, al,20h cmp •но могут быть еще.

scan_params jne SI - первый байт после конца параметра.

dec si Записать в него 0.

byte ptr [si], mov DI = SI для команды scasb.

mov di, si DI - следующий после нуля символ.

di inc Продолжить разбор командной строки.

short find_param jmp |~ Основы программирования для MS DOS params_ended:

SI - первый байт после конца последнего dec si параметра - записать в него 0.

mov byte ptr [si], Каждый параметр воспринимается как файл или маска для поиска файлов, все найденные файлы выводятся на stdout. Если параметр - не имя файла, то ошибка игнорируется.

SI - число оставшихся параметров.

mov si,word ptr argc next_file_from_param:

dec bp BP - адрес следующего1 адреса параметра.

dec bp Уменьшить число оставшихся параметров, dec si если оно стало отрицательным - все.

no_more_params js mov dx.word ptr [bp] DS:DX - адрес очередного параметра.

mov ah,4Eh Функция DOS 4Eh.

mov cx,0100111b Искать все файлы, кроме директорий и меток тома.

21h Найти первый файл.

int next_file_from_param Если произошла ошибка - файла нет.

jc output_found Вывести найденный файл на stdout.

call find_next:

mov ah,4Fh Функция DOS 4Fh.

dx,offset DTA mov Адрес нашей области DTA.

21h int Найти следующий файл.

next_file_from_param jc Если ошибка - файлы кончились.

output_found call Вывести найденный файл на stdout.

jmp short find_next Продолжить поиск файлов.

no_more_params:

mov ax,word ptr argc shl ax, add sp, ax Удалить из стека 2 х argc байтов (то есть весь список адресов параметров командной строки).

ret Конец программы.

Процедура show_usage Выводит информацию о программе.

show_usage:

mov ah, 9 Функция DOS 09h.

mov dx,offset usage int 21h Вывести строку на экран.

ret Выход из процедуры.

Процедура output_found.

Выводит в stdout файл, имя которого находится в области DTA.

Командная строка и переменные output_found:

mov dx, off set DTA+1Eh Адрес ASCIZ-строки с именем файла.

mov ax,3DOOh Функция DOS 3Dh:

int 21h открыть файл (al = 0 - только на чтение).

Если ошибка - не трогать этот файл.

jc skip_file mov. bx.ax Идентификатор файла - в ВХ.

mov di,1 DI будет хранить идентификатор STDOUT.

do_output:

mov ox, 1024 Размер блока для чтения файла.

mov dx, off set DTA+45 Буфер для чтения/записи располагается за концом DTA.

mov ah,3Fh Функция DOS 3Fh.

21h int Прочитать 1024 байта из файла.

f ile_done Если ошибка - закрыть файл.

jc mov ex, ax Число реально прочитанных байтов в СХ.

jcxz Если это не ноль - закрыть файл.

file_done ah,40h Функция DOS 40h.

mov xchg bx.di ВХ = 1 - устройство STDOUT.

21h int Вывод прочитанного числа байтов в STDOUT.

xchg Вернуть идентификатор файла в ВХ.

di, bx file_done Если ошибка - закрыть файл, jc jmp short do_output продолжить вывод файла.

file_done:

ah,3Eh Функция DOS 3Eh:

mov закрыть файл.

21h int skip_file:

Конец процедуры output_found.

ret db "cat.com v1.0",ODh,OAh usage db "объединяет и выводит файлы на stdout",ODh,OAh db "использование: cat имя_файла,...".ODh.OAh db "(имя файла может содержать маски * и ?)",ODh,OAh, ' $' Число параметров dw argc (должен быть 0 при старте программы!).

Область DTA начинается сразу за концом файла, DTA:

а за областью DTA 1024-байтный буфер для чтения файла.

end start Размер блока для чтения файла можно значительно увеличить, но в таком слу чае почти наверняка потребуется проследить за объемом памяти, доступным для программы.

Глава 5. Более сложные приемы программирования Все примеры программ из предыдущей главы в первую очередь предназначались для демонстрации работы с теми или иными основными устройствами компью тера при помощи средств, предоставляемых DOS и BIOS. В этой главе рассказа но о том, что и в области собственно программирования ассемблер позволяет больше, чем любой другой язык, и рассмотрены те задачи, решая которые, приня то использовать язык ассемблера при программировании для DOS.

5.1. Управляющие структуры 5. 7. 7. Структуры IF... THEN... ELSE Эти часто встречающиеся управляющие структуры передают управление на один участок программы, если некоторое условие выполняется, и на другой, если оно не выполняется, записываются на ассемблере в следующем общем виде:

(набор команд, проверяющих условие) Лес Else (набор команд, соответствующих блоку THEN) jmp Endif Else: (набор команд, соответствующих блоку ELSE) Endif:

Для сложных условий часто оказывается, что одной командой условного пере хода обойтись нельзя, поэтому реализация проверки может сильно увеличиться.

Например, следующую строку на языке С if (((х>у) && (z

можно представить на ассемблере так:

;

Проверка условия.

mov ax, A стр ах, В jne • then ;

Если а! = b - условие выполнено.

mov ax,X cmp ax,Y jng endif ;

Если х < или = у - условие не выполнено.

mov ax, стр ах, Т jnl endif ;

Если z > или = t - условие не выполнено.

Управляющие структуры then: ;

Условие выполняется.

mov ax,D mov С, ах endif:

5.1.2. Структуры CASE Управляющая структура типа CASE проверяет значение некоторой перемен ной (или выражения) и передает управление на различные участки программы.

Кажется очевидным, что эта структура должна реализовываться в виде серии структур IF... THEN... ELSE, как показано в примерах, где требовались различные действия в зависимости от значения нажатой клавиши.

Пусть переменная I принимает значения от 0 до 2, и в зависимости от значе ния надо выполнить процедуры caseO, easel и case2:

ax, I mov ax, cmp ;

Проверка на 0.

jne notO call caseO jmp endcase ax, cmp notO: ;

Проверка на 1.

jne notl call easel jmp endcase cmp ax, notl: ;

Проверка на 2.

jne not call case not2:

endcase:

Но ассемблер предоставляет более удобный способ реализации таких струк тур - таблицу переходов:

mov bx,I Умножить ВХ на 2 (размер адреса shl bx, в таблице переходов - 4 для 32-битных адресов).

jmp cs:jump_table[bx] Разумеется, в этом примере достаточно использовать call.

Таблица переходов.

dw fooO,foo1,foo jump_table caseO fooO: call jmp endcase easel fool: call jmp endcase foo2: call case jmp endcase Очевидно, что для переменной с большим числом значений способ с таблицей переходов является наиболее быстрым (не требуется многочисленных проверок), а если значения переменной - числа, следующие в точности друг за другом (так Сложные приемы программирования что в таблице переходов нет пустых участков), то эта реализация структуры CASE окажется еще и значительно меньше.

5. /.3. Конечные автоматы Конечный автомат - процедура, которая помнит свое состояние и при обра щении к ней выполняет различные действия для разных состояний. Например, рассмотрим процедуру, которая складывает регистры АХ и ВХ при первом вызо ве, вычитает при втором, умножает при третьем, делит при четвертом, снова скла дывает при пятом и т. д. Очевидная реализация, опять же, состоит в последова тельности условных переходов:

db state О statejnachine:

cmp state, jne notJD ;

Состояние 0: сложение.

add ax, bx inc state ret not_0: cmp state, not_ jne ;

Состояние 1 : вычитание.

sub ax, bx inc. state ret not_1 : cmp state, jne not_ ;

Состояние 2: умножение.

push dx bx mul dx pop state inc ret ;

Состояние 3: деление.

not_2: push dx xor dx.dx div bx dx pop mov state, ret Оказывается, что (как и для CASE) в ассемблере есть средства для более эф фективной реализации данной структуры - все тот же косвенный переход:

state dw offset state_ state_machine:

jmp state state_0: add ax, bx ;

Состояние О: сложение.

mov state, offset state_ ret Управляющие структуры state_1: sub ax.bx ;

Состояние 1: вычитание.

mov state,offset state_ ret state_2: push dx ;

Состояние 2: умножение.

mul bx pop dx mov state,offset state_ ret state_3: push dx ;

Состояние З: деление.

xor dx.dx div bx pop dx mov state,offset state_ ret Как и в случае с CASE, использование косвенного перехода приводит к тому, что не требуется никаких проверок и время выполнения управляющей структу ры остается одним и тем же для четырех или четырех тысяч состояний.

5.1.4. Циклы Несмотря на то что набор команд Intel включает команды организации цик лов, они годятся только для одного типа циклов - FOR-циклов, которые выпол няются фиксированное число раз. В общем виде любой цикл записывается в ас семблере как условный переход.

WHILE-цикл:

(команды инициализации цикла) метка: IF (не выполняется условие окончания цикла) THEN (команды тела цикла) jmp метка REPEAT/UNTIL-цикл:' (команды инициализации цикла) метка: (команды тела цикла) IF (не выполняется условие окончания цикла) THEN (переход на метку) (такие циклы выполняются быстрее на ассемблере, и всегда следует стремиться переносить проверку условия окончания цикла в конец) LOOP/ENDLOOP-цикл:

(команды инициализации цикла) метка:

(команды тела цикла) IF (выполняется условие окончания цикла) THEN jmp метка (команды тела цикла) jmp метка метка2:

!! Сложные приемы программирования 5.2. Процедуры и функции Можно разделять языки программирования на процедурные (С, Pascal, Fortran, BASIC) и непроцедурные (LISP, FORTH, PROLOG), где процедуры блоки кода программ, имеющие одну точку входа и одну точку выхода и возвра щающие управление на следующую команду после команды передачи управле ния процедуре. Ассемблер одинаково легко можно использовать как процедурный язык и как непроцедурный, и в большинстве примеров программ до сих пор мы успешно нарушали рамки и того, и другого подхода. В настоящей главе реализа ция процедурного подхода рассмотрена в качестве наиболее популярной.

5.2.1. Передача параметров Процедуры могут получать или не получать параметры из вызывающей про цедуры и могут возвращать или не возвращать результаты (процедуры, которые что-либо возвращают, называются функциями в языке Pascal, но ассемблер не делает каких-либо различий между ними).

Параметры можно передавать с помощью одного из шести механизмов:

Q по значению;

Q по ссылке;

а по возвращаемому значению;

Q по результату;

а по имени;

а отложенным вычислением.

Параметры можно передавать в одном из пяти мест:

Q в регистрах;

Q в глобальных переменных;

а в стеке;

Q в потоке кода;

Q в блоке параметров.

Следовательно, всего в ассемблере возможно 30 различных способов передачи параметров для процедур. Рассмотрим их по порядку.

Передача параметров по значению Процедуре передается собственно значение параметра. При этом фактически значение параметра копируется, и процедура использует его копию, так что мо дификация исходного параметра оказывается невозможш?й. Этот механизм при меняется для передачи небольших параметров, таких как байты или слова, к при меру, если параметры передаются в регистрах:

mov ax,word ptr value ;

Сделать копию значения, call procedure ;

Вызвать процедуру.

Передача параметров по ссылке Процедуре передается не значение переменной, а ее адрес, по которому проце дура сама прочитает значение параметра. Этот механизм удобен для передачи Процедуры и функции больших массивов данных и в тех случаях, когда процедура должна модифициро вать параметры (хотя он и медленнее из-за того, что процедура будет выполнять дополнительные действия для получения значений параметров).

mov ax,offset value call procedure Передача параметров по возвращаемому значению Этот механизм объединяет передачу по значению и по ссылке. Процедуре пере дают адрес переменной, а процедура делает локальную копию параметра, затем работает с ней, а в конце записывает локальную копию обратно по переданному ад ресу. Этот метод эффективнее обычной передачи параметров по ссылке в тех слу чаях, когда процедура должна обращаться к параметру очень большое количество раз, например, если используется передача параметров в глобальной переменной:

mov. global_variable,offset value call procedure [...] procedure proc near mov dx,global_variable mov ax, word ptr [dx] (команды, работающие с АХ в цикле десятки тысяч раз) mov word ptr [dx],ax procedure endp Передача параметров по результату Этот механизм отличается от предыдущего только тем, что при вызове проце дуры предыдущее значение параметра никак не определяется, а переданный ад рес используется только для записи в него результата.

Передача параметров по имени Данный механизм используют макроопределения, директива EQU, а также, например, препроцессор С во время обработки команды #define. При реализации этого механизма в компилирующем языке программирования (к которому отно сится и ассемблер) приходится заменять передачу параметра по имени другими механизмами с помощью, в частности, макроопределений.

Если установлено макроопределение pass_by_name macro parameter"!

mov ax, parameter"!

endm то теперь параметр в программе можно передавать следующим образом:

pass_by_name value call procedure Примерно так же поступают языки программирования высокого уровня, под держивающие этот механизм: процедура получает адрес специальной функции заглушки, которая вычисляет адрес передаваемого по имени параметра.

ВННШ ЭИИ Ш Сложные приемь! программирования Передача параметров отложенным вычислением Как и в предыдущем случае, здесь процедура получает адрес функции, вычис ляющей значение параметра. Такой механизм удобен, если вычисление значения параметра требует много ресурсов или времени, например, если функция должна выбрать один из нескольких ходов при игре в шахматы, вычисление каждого пара метра может занимать несколько минут. Во время передачи параметров отложен ным вычислением функция получает адрес заглушки, которая при первом обраще нии к ней вычисляет значение параметра и сохраняет его во внутренней локальной переменной, а при дальнейших вызовах возвращает ранее вычисленное значение.

Если процедуре вообще не потребуются значения части параметров (например, если первый же ход приводит к мату), то использование отложенных вычислений способствует выигрышу с большей скоростью. Этот механизм чаще всего приме няется в системах искусственного интеллекта и операционных системах.

Рассказав об основных механизмах передачи параметров процедуре, рассмот рим теперь варианты, где их передавать.

Передача параметров в регистрах Если процедура получает небольшое число параметров, идеальным местом для их передачи оказываются регистры. Примерами служат практически все вызовы прерываний DOS и BIOS. Языки-высокого уровня обычно используют регистр АХ (ЕАХ) для того, чтобы возвращать результат работы функции.

Передача параметров в глобальных переменных Когда не хватает регистров, один из способов обойти это ограничение - запи сать параметр в переменную, к которой затем следует обращаться из процедуры.

Этот метод считается неэффективным, и его использование может привести к тому, что рекурсия и повторная входимость станут невозможными.

Передача параметров в стеке Параметры помещаются в стек сразу перед вызовом процедуры. Именно этот метод используют языки высокого уровня, такие как С и Pascal. Для чтения пара метров из стека обычно применяют не команду POP, а регистр ВР, в который по мещают адрес вершины стека после входа в процедуру:

push parameter"! ;

Поместить параметр в стек.

push parameter call procedure add sp,4 ;

Освободить стек от параметров.

[...] procedure proc near push bp mov bp.sp (команды, которые могут использовать стек) mov ax,[bp+4]. ;

Считать параметр 2.

;

Его адрес в сегменте стека ВР + 4, потому что при выполнении команды CALL '.

;

в стек поместили адрес возврата - 2 байта для процедуры ;

типа NEAR (или 4 - для FAR), а потом еще и ВР - 2 байта.

™:

Процедуры и функции mov bx,[bp+6] ;

Считать параметр 1.

(остальные команды) pop bp ret procedure endp Параметры в стеке, адрес возврата и старое значение ВР вместе называются активизационной записью функции.

Для удобства ссылок на параметры, переданные в стеке, внутри функции иног да используют директивы EQU, чтобы не писать каждый раз точное смещение параметра от начала активизационной записи (то есть от ВР), например так:

push X push Y push Z call xyzzy xyzzy proc near xyzzy_z equ [bp+8] xyzzy_y equ tbp+6] xyzzy_x equ [bp+4] push bp mov bp.sp (команды, которые могут использовать стек) mov ax,xyzzy_x ;

Считать параметр X.

(остальные команды) pop bp ret xyzzy endp При внимательном анализе этого метода передачи параметров возникает сразу два вопроса: кто должен удалять параметры из стека, процедура или вызывающая ее программа, и в каком порядке помещать параметры в стек. В обоих случаях ока зывается, что оба варианта имеют свои «за» и «против». Так, например, если стек освобождает процедура (командой RET число_байтов), то код программы полу чается меньшим, а если за освобождение стека от параметров отвечает вызываю щая функция, как в нашем примере, то становится возможным последовательными командами CALL вызвать несколько функций с одними и теми же параметрами.

Первый способ, более строгий, используется при реализации процедур в языке Pascal, а второй, дающий больше возможностей для оптимизации, - в языке С. Ра зумеется, если передача параметров через стек применяется и для возврата ре зультатов работы процедуры, из стека не надо удалять все параметры, но попу лярные языки высокого уровня не пользуются этим методом. Кроме того, в языке С параметры помещают в стек в обратном порядке (справа налево), так что стано вятся возможными функции с изменяемым числом параметров (как, например, printf- первый параметр, считываемый из [ВР+4], определяет число остальных параметров). Но подробнее о тонкостях передачи параметров в стеке рассказано далее, а здесь приведен обзор методов.

Сложные приемы программирования Передача параметров в потоке кода В этом необычном методе передаваемые процедуре данные размещаются пря мо в коде программы, сразу после команды CALL (как реализована процедура print в одной из стандартных библиотек процедур для ассемблера UCRLIB):

call print db ' "This ASCIZ-line will be printed", (следующая команда) Чтобы прочитать параметр, процедура должна использовать его адрес, кото рый автоматически передается в стеке как адрес возврата из процедуры. Разуме ется, функция должна будет изменить адрес возврата на первый байт после конца переданных параметров перед выполнением команды RET. Например, процедуру print можно реализовать следующим образом:

print proc near bp push mov bp.sp push ax push si mov si,[bp+2] П Прочитать адрес возврата/начала данных.

E у Установить флаг направления eld и команды lodsb.

print_readchar:

Прочитать байт из строки.

lodsb П test Если это 0 (конец строки), al.al " E print_done в вывод строки закончен.

jz 29h В Вывести символ в AL на экран.

int short print_readchar jmp print..done:

mov Поместить новый адрес возврата в стек.

[bp+2],si ;

П pop si pop ax pop bp.

ret print endp Передача параметров в потоке кода, так. же как и передача параметров в стеке в обратном порядке (справа налево), позволяет передавать различное число пара метров, но этот'метод - единственный, дающий возможность передать по значению параметр различной длины, что и продемонстрировал приведенный пример. Дос туп к параметрам, переданным в потоке кода, осуществляется несколько медлен нее, чем к параметрам, переданным в регистрах, глобальных переменных или стеке, и примерно совпадает со следующим методом.

Передача параметров в блоке параметров Блок параметров - это участок памяти, содержащий параметры, так же как и в предыдущем примере, но располагающийся обычно в сегменте данных.

Процедуры и функции. •>:' Процедура получает адрес начала этого блока при помощи любого метода переда чи параметров (в регистре, в переменной, в стеке, в коде или даже в другом блоке параметров). В качестве примеров реализации этого метода можно назвать мно гие функции DOS и BIOS - поиск файла, использующий блок параметров DTA, или загрузка (и исполнение) программы, использующая блок параметров ЕРВ.

5.2.2. Локальные переменные Часто процедурам требуются локальные переменные, которые не будут нуж ны после того, как процедура закончится. По аналогии с методами передачи пара метров можно говорить о локальных переменных в регистрах - каждый регистр, который сохраняют при входе в процедуру и восстанавливают при выходе, фактически играет роль локальной переменной. Единственный недостаток реги стров в роли локальных переменных - их слишком мало. Следующий вариант хранение локальных данных в переменной в сегменте данных - удобен и быстр для большинства несложных ассемблерных программ, но процедуру, использую щую этот метод, нельзя вызывать рекурсивно: такая переменная на самом деле яв ляется глобальной и находится в одном и том же месте в памяти для каждого вызова процедуры. Третий и наиболее распространенный способ хранения ло кальных переменных в процедуре - стек. Принято располагать локальные пере менные в стеке сразу после сохраненного значения регистра ВР, так что на них можно ссылаться изнутри процедуры, как [ВР-2], [ВР-4], [ВР-6] и т.д.:

foobar proc near foobar_x equ [bp+8] ;

Параметры.

foobar_y equ [bp+6] foobar_z equ [bp+4] foobar_l equ [bp-2] ;

Локальные переменные.

foobarjn equ [bp-4] foobar_n equ [bp-6] push bp Сохранить предыдущий ВР.

mov bp.sp Установить ВР для этой процедуры, sub sp,6 Зарезервировать 6 байт для локальных переменных, (тело процедуры) Восстановить SP, выбросив mov sp.bp из стека все локальные переменные.

Восстановить ВР вызвавшей процедуры.

pop bp ret 6 Вернуться, удалив параметры из стека.

foobar endp Внутри процедуры foobar стек будет заполнен так, как показано на рис. 16.

Последовательности команд, используемые в начале и в конце названных проце дур, оказались настолько часто применяемыми, что в процессоре 80186 были введе ны специальные команды ENTER и LEAVE, выполняющие эти же самые действия:

foobar proc near foobar_x equ [bp+8] ;

Параметры.

foobar_y equ [bp+6] Сложные приемы программирования [bp+4] equ foobar_z ;

Локальные переменные.

foobar_l [bp-2] equ [bp-4] foobar_m equ foobar n equ [bp-6] IP push bp enter 6, mov bp.sp BP BP sub sp, (тело процедуры) м mov sp.bp leave SP pop bp N Вернуться, удалив ret параметры из стека.

foobar endp Область в стеке, отводимая для локальных перемен- Рис. 16. Стек при ных вместе с активизационной записью, называется сте- вызове процедуры foobar ковым кадром.

5.3. Вложенные процедуры Во многих языках программирования можно описывать процедуры внутри друг друга, так что локальные переменные, объявленные в пределах одной проце дуры, доступны только из этой процедуры и всех вложенных в нее. Разные языки программирования используют различные способы реализации доступа к пере менным, объявленным в функциях с меньшим уровнем вложенности (уровень вложенности главной процедуры определяют как 0 и увеличивают на 1 с каждым новым вложением).

5.3.1. Вложенные процедуры со статическими ссылками Самый простой способ предоставить вложенной процедуре доступ к локальным переменным, объявленным во внешней процедуре, - просто передать ей вместе с па раметрами адрес активизационной записи, содержащей эти переменные (см. рис. 17).

При этом, если процедура вызывает вложенную в себя процедуру, она просто передает ей свой ВР, например так:

push bp call nested_proc To есть статическая и динамическая ссылки в активизационной записи проце дуры nested_proc в этом случае не различаются. Если процедура вызывает дру гую процедуру на том же уровне вложенности, она должна передать ей адрес активизационной записи из общего предка:

push [bp+4] call peer_proc Если же процедура вызывает процедуру значительно меньшего уровня вло женности, так же как если процедура хочет получить доступ к переменным, Вложенные процедуры параметры статическая ссылка (ВР процедуры-предка) адрес возврата динамическая ссылка • текущий ВР (ВР вызвавшей процедуры) локальные переменные Рис. 17. Стек процедуры со статическими ссылками объявленным в процедуре меньшего уровня вложенности, она должна проследо вать по цепочке статических ссылок наверх, вплоть до требуемого уровня. То есть, если процедура на уровне вложенности 5 должна вызвать процедуру на уровне вложенности 2, она должна поместить в стек адрес активизационной записи внеш ней по отношению к ним обоим процедуры с уровня вложенности 1:

bx,[bp+4] mov Адрес записи уровня 4 в ВХ.

bx,ss:[bx+4] Адрес записи уровня 3 в ВХ.

mov bx,ss:[bp+4] Адрес записи уровня 2 в ВХ.

mov Адрес записи уровня 1 в стек.

ss:[bx+4] push call proc_at_leve! Метод реализации вложенных процедур имеет как преимущества, так и недо статки. С одной стороны, вся реализация вложенности сводится к тому, что в стек помещается всего одно дополнительное число, а с другой стороны - обращение к переменным, объявленным на низких уровнях вложенности (а большинство программистов определяет все глобальные переменные на уровне вложенности 0), так же как и вызов процедур, объявленных на низких уровнях вложенности, ока зывается достаточно медленным. Многие реализации языков программирования, использующих статические ссылки, помещают переменные, определяемые на уровне 0, не в стек, а в сегмент данных, но тем не менее существует способ, откры вающий быстрый доступ к локальным переменным с любых уровней.

5.3.2. Вложенные процедуры с дисплеями Процедурам можно передавать не только адрес одной вышерасположенной активизационной записи, но и набор адресов сразу для всех уровней вложеннос ти - от нулевого до более высокого. При этом доступ к любой нелокальной про цедуре сводится всего к двум командам, а перед вызовом процедуры вообще не требуется каких-либо дополнительных действий (так как вызываемая процедура поддерживает дисплей самостоятельно).

near proc proc_at_ Сохранить динамическую ссылку.

push bp Установить адрес текущей записи.

mov bp.sp Сложные приемы программирования Сохранить предыдущее значение адреса push display[6] третьего уровня в дисплее.

Инициализировать третий уровень в дисплее.

mov display[6],bp Выделить место для локальных переменных.

sub sp,N [.]..

mov bx,display[4] Получить адрес записи для уровня 2.

Считать значение второй mov ax,ss:[bx-6] переменной из уровня 2.

Освободить стек от локальных переменных.

add sp,n Восстановить старое pop display[6] значение третьего уровня в дисплее, pop bp ret proc_at_3 endp Здесь считается, что в сегменте данных определен массив слов display, имею щий адреса последних использованных активизационных записей для каждого уровня вложенности: display[0] содержит адрес активизационной записи нулево го уровня, display[2] - первого уровня и так далее (для близких адресов).

Команды ENTER и LEAVE можно использовать для организации вложеннос ти с дисплеями, но в такой реализации дисплей располагается не в сегменте дан ных, а в стеке, и при вызове каждой процедуры создается его локальная копия.

;

enter N,4 (уровень вложенности 4, N байтов на стековый кадр) эквивалентно набору команд push bp ;

Адрес записи третьего уровня, push [bp-2] push '[bp-4] push [bp-6] push [bp-8] ;

Скопировать дисплей, mov bp, sp ;

add bp,8 ;

BP = адрес начала дисплея текущей записи, sub sp,N ;

Выделить кадр для локальных переменных.

Очевидно, что такой метод оказывается крайне неэффективным с точки зре ния как скорости выполнения программы, так и расходования памяти. Более того, команда ENTER выполняется дольше, чем соответствующий набор простых ко манд. Тем не менее существуют ситуации, когда может потребоваться создание локальной копии дисплея для каждой процедуры. Например, если процедура, адрес которой передан как параметр другой процедуре, вызывающейся рекурсив но, должна обращаться к нелокальным переменным. Но и в этом случае передачи всего дисплея через стек можно избежать - более эффективным методом оказы ваются простые статические ссылки, рассмотренные ранее.

5.4. Целочисленная арифметика повышенной точности Языки высокого уровня обычно ограничены в наборе типов данных, с которыми они могут работать, - для хранения целых чисел применяются отдельные байты, Арифметика повышенной точности слова или двойные слова. Используя ассемблер, можно придумать тип данных совершенно любого размера (64 бита, 128 бит, 1024 бита) и легко определить все арифметические операции с такими числами.

5.4.1. Сложение и вычитание Команды ADC (сложение с учетом переноса) и SBB (вычитание с учетом зай ма) специально были введены для подобных операций. При сложении сначала складывают самые младшие байты, слова или двойные слова командой ADD, а за тем складывают все остальное командами ADC, двигаясь от младшего конца чис ла к старшему. Команды SUB/SBB действуют полностью аналогично.

bigval_1 dd 0,0,0 96-битное число bigval_2 dd 0,0, bigval_3 0,0, dd сложение 96-битных чисел bigval_1 и bigval_ mov eax.dword ptr bigval_ add eax.dword ptr bigval_2 Сложить младшие двойные слова.

mov dword ptr bigval_3,eax mov eax.dword ptr bigval_1[4] adc eax.dword ptr bigval_2[4] Сложить средние двойные слова.

mov dword ptr bigval_3[4],eax mov eax.dword ptr bigval_1[8] adc eax.dword ptr bigval_2[8] Сложить.старшие двойные слова.

mov dword 'ptr bigval_3[8],eax вычитание 96-битных чисел bigval_1 и bigval_ mov eax.dword ptr bigval_ slib eax.dword ptr bigyal_2 Вычесть младшие двойные слова.

mov dword ptr bigval_3,eax mov eax.dword ptr bigval_1[4] sbb eax.dword ptr bigval_2[4] Вычесть средние двойные слова.

mov dword ptr bigval_3[4],ea'x mov eax.dword ptr bigval_1[8] sbb eax.dword ptr bigval_2[8] Вычесть старшие двойные слова.

mov dword ptr bigval_3[8],eax 5.4.2. Сравнение Поскольку команда сравнения эквивалентна команде вычитания (кроме того, что она не изменяет значение приемника), можно было бы просто выполнять вы читание чисел повышенной точности и отбрасывать результат, но сравнение вы полняется и более эффективным образом. В большинстве случаев для определе ния результата сравнения достаточно сопоставить самые старшие слова (байты или двойные слова), и только если они в точности равны, потребуется сравнение следующих слов.

8 Assembler для DOS Сложные приемы программирования ;

Сравнение 96-битных чисел bigval_1 и bigval_2.

mov eax.dword ptr bigval_1[8] cmp eax.dword ptr bigval_2[8] ;

Сравнить старшие слова, jg greater jl less mov eax.dword ptr bigval_1[4] cmp eax.dword ptr bigval_2[4] ;

Сравнить средние слова, jg greater jl less mov eax.dword ptr bigval_ cmp eax.dword ptr bigval_2 Сравнить младшие слова.

jg greater jl less equal:

greater:

less:

5.4.3. Умножение Чтобы умножить числа повышенной точности, придется вспомнить правила умножения десятичных чисел в столбик: множимое умножают на каждую цифру множителя, сдвигают влево на соответствующее число разрядов и затем склады вают полученные результаты. В нашем случае роль цифр будут играть байты, сло ва или двойные слова, а сложение должно выполняться по правилам сложения чисел повышенной точности. Алгоритм умножения оказывается заметно сложнее, поэтому умножим для примера только 64-битные числа:

;

Беззнаковое умножение двух 64-битных чисел (X и Y) и сохранение ;

результата в 128-битное число Z.

mov eax.dword ptr X mov ebx.eax mul dword ptr Y Перемножить младшие двойные слова.

mov dword ptr Z, eax Сохранить младшее слово произведения.

mov ecx.edx Сохранить старшее двойное слово.

mov eax.ebx Младшее слово "X" в еах.

mul dword ptr Y[4] Умножить младшее слово на старшее.

add eax.ecx adc edx.O Добавить перенос.

mov ebx.eax Сохранить частичное произведение.

mov ecx.edx mov eax.dword ptr X[4] mul dword ptr Y Умножить старшее слово на младшее:.

add eax.ebx Сложить с частичным произведением.

mov dword ptr Z[4],eax adc ecx.edx mov eax.dword ptr X[4] mul dword ptr Y[4] Умножить старшие слова.

add eax.ecx Сложить с частичным произведением adc edx.O и добавить перенос.

mov word ptr Z[8],eax mov word ptr Z[12],edx Арифметика повышенной точности Для выполнения умножения со знаком потребуется сначала определить знаки множителей, изменить знаки отрицательных множителей, выполнить обычное умножение и изменить знак результата, если знаки множителей были разными.

5.4.4. Деление Общий алгоритм деления числа любого размера на число любого размера нельзя построить с использованием команды DIV - такие операции выполняют ся при помощи сдвигов и вычитаний и оказываются весьма сложными. Рассмот рим сначала менее общую операцию (деление любого числа на слово или двойное слово), которую можно легко осуществить с помощью команд DIV:

;

Деление 64-битного числа divident на 16-битное число divisor.

;

Частное помещается в 64-битную переменную quotent, ;

а остаток - в 16-битную переменную modulo.

mov ax,word ptr divident[6] xor dx.dx div divisor mov word ptr quotent[6],ax mov ax,word ptr divident[4] div divisor mov word ptr quotent[4],ax mov ax,word ptr divident[2] div divisor mov word ptr quotent[2],ax mov ax,word ptr divident div divisor mov word ptr quotent,ax mov modulo,dx Деление любого другого числа полностью аналогично - достаточно только добавить нужное число троек команд mov/div/mov в начало алгоритма.

Наиболее очевидный алгоритм для деления чисел любого размера на числа любого размера — деление в столбик с помощью последовательных вычитаний делителя (сдвинутого влево на нужное количество разрядов) из делимого, увели чивая соответствующий разряд частного на 1 при каждом вычитании, пока не останется число, меньшее делителя (остаток):

;

Деление 64-битного числа в EDX:EAX на 64-битное число в ЕСХ:ЕВХ.

;

Частное помещается в EDX:EAX, и остаток - в ESI:EDI.

mov ebp,64 ;

Счетчик битов.

xor esi.esi xor edi.edi ;

Остаток = 0.

bitloop: shl eax, rcl edx, rcl edi,1 ;

Сдвиг на 1 бит влево 128-битного числа.

rcl esi,1 ;

ESI:EDI:EDX:EAX.

cmp esi.ecx ;

Сравнить старшие двойные слова.

ja divide jb next Сложные приемы программирования crop edi.ebx ;

Сравнить младшие двойные слова.

jb next divide:

sub edi.ebx sbb esi.ecx ;

ESI:EDI = EBX:ECX.

inc eax ;

Установить младший бит в ЕАХ.

next: dec ebp ;

Повторить цикл 64 раза.

jne bitloop Несмотря на то что этот алгоритм не использует сложных команд, он выпол няется на порядок дольше, чем одна команда DIV.

5.5. Вычисления с фиксированной запятой Существует широкий класс задач, где требуются вычисления с вещественны ми числами, но не нужна высокая точность результатов. Например, в этот класс задач попадают практически все процедуры, оперирующие с координатами и цве тами точек в дву- и трехмерном пространстве. Так как в результате все выведется на экран с ограниченным разрешением и каждый компонент цвета будет записы ваться как 6- или 8-битное целое число, все те десятки знаков после запятой, ко торые вычисляет FPU, не нужны. А раз не нужна высокая точность, вычисление можно выполнить значительно быстрее. Чаще всего для представления вещест венных чисел с ограниченной точностью используется формат чисел с фикси рованной запятой: целая часть числа представляется в виде обычного целого чис ла, и дробная часть - точно так же в виде целого числа (как мы записываем небольшие вещественные числа на бумаге).

Наиболее распространенные форматы для чисел с фиксированной запятой 8:8 и 16:16. В первом случае на целую и на дробную части числа отводится по одному байту, а во втором - по одному слову. Операции с этими двумя формата ми можно выполнять, помещая число в регистр (16-битный - для формата 8: и 32-битный - для формата 16:16). Разумеется, можно придумать и использовать совершенно любой формат, например 5:11, но некоторые операции над такими числами могут усложниться.

5.5.7. Сложение и вычитание Сложение и вычитание для чисел с фиксированной запятой ничем не отлича ется от сложения и вычитания целых чисел:

mov ax,1080h ;

AX = 1080h = 16, mov bx,1240h - ;

BX = 1240h = 18, add ax.bx ;

AX = 22СОИ = 34, sub ax.bx ;

AX = 1080h = 16, 5.5.2. Умножение При выполнении этого действия следует просто помнить, что умножение 16-бит ных чисел дает 32-битный результат, а умножение 32-битных чисел - 64-битный ре зультат. Например, пусть ЕАХ и ЕВХ содержат числа с фиксированной запятой в формате 16:16:

Вычисления с фиксированной запятой. 1'Ш хог edx,edx mul ebx ;

Теперь EDX:ЕАХ содержит 64-битный результат ;

(EDX содержит всю целую часть, а ЕАХ - всю дробную).

shrd eax,edx,16 ;

Теперь ЕАХ содержит ответ, если не ;

произошло переполнение (то есть если результат не превысил 65 535).

Аналогом IMUL в таком случае будет последовательность команд imul ebx shrd eax,edx, 5.5.3. Деление Число, записанное с фиксированной запятой в формате 16:16, можно предста вить как число, умноженное на 216. Если разделить такие числа друг на друга сразу — мы получим результат деления целых чисел: (А х216)/(В х 216) = А/В. Чтобы ре зультат имел нужный нам вид (А/В) х 216, надо заранее умножить делимое на 216:

;

Деление числа с фиксированной запятой в формате 16: ;

в регистре ЕАХ на такое же число в ЕВХ, без знака:

хог edx,edx ror eax, ;

EDX: ЕАХ = ЕАХ х xchg ax.dx div ebx ;

ЕАХ = результат деления.

;

Деление числа с фиксированной запятой в формате 16: ;

в регистре ЕАХ на такое же число в ЕВХ, со знаком:

cdq ror eax, ;

EDX:ЕАХ = ЕАХ х xchg ax.dx idiv ebx ;

ЕАХ = результат деления.

5.5.4. Трансцендентные функции Многие операции при работе с графикой используют умножение числа на синус (или косинус) некоторого угла, например при повороте: s = sin(n) х у. При вычис лении с фиксированной запятой 16:16 это уравнение преобразуется в s = int(sin(n) x х 65 536) х у/65 536 (где int - целая часть). Для требовательных ко времени работы участков программ, например для работы с графикой, значения синусов принято считывать из таблицы, содержащей результаты выражения mt(sin(n) х 65 535), где п меняется от 0 до 90 градусов с требуемым шагом (редко требуется шаг мень ше 0,1 градуса). Затем синус любого угла от 0 до 90 градусов можно вычислить с помощью всего одного умножения и сдвига на 16 бит. Синусы и косинусы дру гих углов вычисляются в соответствии с обычными формулами приведения:

sin(x) = sin(18(Hx) для 90 < х < sin(x) = -sin(x-180) для 180 < х < sin(x) = -sin(360-x) для 270 < х < cos(x) = sin(90-x) хотя часто используют таблицу синусов на все 360 градусов, устраняя дополни тельные проверки и изменения знаков в критических участках программы.

Сложные приемы программирования Таблицы синусов (или косинусов), используемые в программе, можно создать заранее с помощью простой программы на языке высокого уровня в виде тексто вого файла с псевдокомандами DW и включить в текст программы директивой include. Другой способ, занимающий меньше места в тексте, но чуть больше вре мени при запуске программы, - однократное вычисление всей таблицы. Таблицу можно вычислять как с помощью команды FPU fsin и потом преобразовывать к же лаемому формату, так и сразу в формате с фиксированной запятой. Существует довольно популярный алгоритм, позволяющий вычислить таблицу косинусов (или синусов, с небольшой модификацией), используя рекуррентное выражение cos(x k ) = 2cos(step)cos(x k _ 1 ) - cos(x k 2 ), где step - шаг, с которым вычисляются косинусы, например 0,1 градуса.

;

liss.asm Строит фигуры Лиссажу, используя арифметику с фиксированной запятой и генерацию таблицы косинусов.

Фигуры Лиссажу - семейство кривых, задаваемых параметрическими выражениями x(t) = cos(SCALE_V x t) y(t) = sin(SCALE_H x t) Чтобы выбрать новую фигуру, измените параметры SCALE_H и SCALEJ/, для построения незамкнутых фигур удалите строку add di,512 в процедуре move^point.

.model tiny.code.386 Будут использоваться 32-битные регистры.

100H org СОМ-программа.

SCALE_H equ 3 Число периодов в фигуре по горизонтали.

SCALEJ/ equ 5 Число периодов по вертикали.

start near proc eld Для команд строковой обработки.

mov di, off set cos_tabl ;

Адрес начала таблицы косинусов.

mov ebx, 16777137 224 x cos(360/2048) - заранее вычисленное mov ex, 2048 число элементов для таблицы.

call build_table Построить таблицу косинусов.

mov ax,0013h Графический режим int 10h 320x200x256.

mov ax,1012h Установить набор регистров палитры VGA, mov bx,70h начиная с регистра 70h.

mov ex, 4 ;

Четыре регистра.

mov dx, offset palette ;

Адрес таблицы цветов.

10h int push OAOOOh ' ;

Сегментный адрес видеопамяти pop es ;

в ES.

main_loop:

call display_picture ;

Изобразить точку со следом.

Вычисления с фиксированной запятой mov dx. хог ex, ex ah,86h mov I5h int ;

Пауза на СХ:ОХ микросекунд.

ah,1lh mov ;

, Проверить, была ли нажата клавиша.

int 16h main_loop ;

Если нет - продолжить основной цикл.

jz ax,0003h mov ;

Текстовый режим int 10h ;

80x24.

ret ;

Конец программы.

start endp Процедура build_table.

Строит таблицу косинусов в формате с фиксированной запятой 8: по рекуррентной формуле cos(xk) = 2 х c'os(span/steps) x cos(xk) - cos(xk2), где span - размер области, на которой вычисляются косинусы (например, 360),' a steps - число шагов, на которые -разбивается область.

Вход: DS:DI = адрес таблицы DS:[DI] = ЕВХ = 224 х cos(span/steps) СХ = число элементов таблицы, которые надо вычислить Выход: таблица размером СХ х 4 байта заполнена Модифицируются: DI.CX, EAX.EDX build_table proc near mov Заполнить второй элемент таблицы.

dword ptr [di+4],ebx sub ex, 2 Два элемента уже заполнены.

add di, mov eax,ebx build_table_loop:

ebx Умножить cos(span/steps) на cos(xk1).

imul Поправка из-за действий с фиксированной eax.edx, shrd запятой 8:24 и умножение на 2.

Вычитание cos(xh2).

sub eax,dword ptr [di-8] Запись результата в таблицу.

stosd build_table_loop loop ret endp build table ;

Процедура display_picture.

;

Изображает точку со следом.

display_picture proc near Переместить точку.

call move_point bp,73h Темно-серый цвет в нашей палитре.

mov Точка, выведенная три шага назад.

bx, mov Изобразить ее.

call draw_point dec 72п - серый цвет в нашей палитре.

bp dec Точка, выведенная два шага назад.

bx Сложные приемы программирования ;

Изобразить ее.

draw_point call ;

71h - светло-серый цвет в нашей палитре.

dec bp ;

Точка, выведенная один шаг назад.

bx dec ;

Изобразить ее.

draw_point call ;

70п - белый цвет в нашей лалитре.

dec bp ;

Текущая точка.

bx dec ;

Изобразить ее.

draw_point call ret display_picture endp Процедура draw_point.

Вход: ВР - цвет ВХ - сколько шагов назад выводилась точка draw_point proc near Х-координата.

movzx ex,byte ptr point_x[bx] Y-координата.

movzx dx.byte ptr point_y[bx] Вывод точки на экран.

putptxel_13h call ret endp draw_point Процедура move_point.

Вычисляет координаты для следующей точки.

Изменяет координаты точек, выведенных раньше.

move_point proc near word ptr time inc word ptr time, 2047 Эти две команды организуют счетчик and в переменной time, который изменяется от 0 до 2047 (7FFh).

Считать координаты точек mov eax.dword ptr point_x ifiov (по байту на точку) ebx,dword ptr point_y dword ptr point_x[1],eax mov и записать их со сдвигом dword ptr point_y[1],ebx 1 байт.

mov mov di.word ptr time Угол (или время) в DI.

di,di,SCALE_H Умножить его на SCALE_H.

imul di,2047 Остаток от деления на 2048, and di,2 так как в таблице 4 байта на косинус.

shl Масштаб по горизонтали.

mov ax, word ptr cos_table[di+2] Умножение на косинус: берется старшее mul ;

слово (смещение + 2) от косинуса, записанного в формате 8:24.

;

Фактически происходит умножение на косинус в формате 8:8.

mov dx.OAOOOh ;

320/2 (X центра экрана) в формате 8:8.

sub dx.ax ;

Расположить центр фигуры в центре экрана mov byte ptr point_x,dh ;

и записать новую текущую точку.

mov di.word ptr time ;

Угол (или время) в DI.

di,di,SCALE_V imul ;

Умножить его на SCALEJ/.

add di,512 ;

Добавить 90 градусов, чтобы заменить ;

косинус на синус. Так как у нас 2048 шагов на 360 градусов, ;

90 градусов - это 512 шагов.

di, and ;

Остаток от деления на 2048, Вычисления с плавающей запятой shl di,2 так как в таблице 4 байта на косинус.

том ax, 50 Масштаб по вертикали.

word 'ptr cos_table[di+2] mul Умножение на косинус.

mov dx,06400h 200/2 (Y центра экрана) в формате 8:8.

dx, ax sub Расположить центр фигуры в центре экрана mov byte ptr point_y,dh и записать новую текущую точку.

ret endp move_point putpixel_13h Процедура вывода точки на экран ;

DX = строка, CX = столбец, BP = цвет, ES = AOOOh putpixel_13h proc near push di mov ax.dx ;

Номер строки.

ax, shl ;

Умножить на 256.

mov di.dx shl ;

Умножить на di, ;

и сложить - то же, что и умножение на 320.

add di.ax di.cx ;

Добавить номер столбца.

add mov ax.bp ;

Записать в видеопамять.

stosb pop di ret putpixel_13h endp point_x OFFh, OFFh, OFFh, OFFh ;

Х-координаты точки и хвоста.

db OFFh, OFFh, OFFh, OFFh ;

Y-координаты точки и хвоста.

point_y db ? Пустой байт - нужен для команд db сдвига координат на один байт Параметр в уравнениях Лиссажу - время dw time или угол.

3Fh, 3Fh,3Fh Белый.

palette db 30h, 30h,30h Светло-серый.

db 20h, 20h,20h Серый.

db 10h, 10h,1.0h Темно-серый.

db dd ЮОООООп ;

Здесь начинается таблица косинусов.

cos table end start При генерации таблицы использовались 32-битные регистры, что приводит к увеличению на 1 байт и замедлению на 1 такт каждой команды, применяющей их в 16-битном сегменте, но на практике большинство программ, интенсивно ра ботающих с графикой, - 32-битные.

5.6. Вычисления с плавающей запятой Набор команд для работы с плавающей запятой в процессорах Intel достаточно разнообразен, чтобы реализовывать весьма сложные алгоритмы, и прост в исполь зовании. Единственное, что может представлять определенную сложность, - почти Сложные приемы программирования все команды FPU по умолчанию работают с его регистрами данных как со стеком,.выполняя операции над числами в ST(0) и ST(1) и помещая результат в ST(0), так что естественной формой записи математических выражений для FPU оказыва ется обратная польская нотация (RPN). Эта форма..аписи встречается в програм мируемых калькуляторах, языке Форт и почти всегда неявно присутствует во всех алгоритмах анализа математических выражений: они сначала преобразовывают обычные выражения в обратные и только потом начинают их анализ. В обратной польской нотации все операторы указываются после своих аргументов, так что sin(x) превращается в х sin, a a + b превращается в a b +. При этом полностью про падает необходимость использовать скобки, например: выражение (а + Ь) х 7 - d записывается как a b + 7 х d -.

Посмотрим, как выражение, записанное в RPN, на примере процедуры вычис ления арксинуса легко преобразовывается с помощью команд FPU.

;

asin ;

Вычисляет арксинус числа, находящегося в st(0) (-1 < х < +1), ;

по формуле asin(x) = atan(sqrt(x2/(1-x2))) ;

(в RPN: x x * x x * 1 - / sqrt atan).

;

Результат возвращается в st(0), в стеке FPU должно быть два свободных регистра.

asm near Комментарий показывает содержимое стека FPU:.

Первое выражение - ST(0), второе - ST(1) и т. д.

Пе X (начальное состояние стека) x, х fid st(0) fmul X fid st(0) x, X 1, X, X fldl 2 1- :2, х fsubr fdiv Х/ x /(1-Х ) z 2 sqrt(x2/(1-x )) fsqrt sq 1, sqrt(x2/(1-x2)) fldl atan(sqrt(x2/(1-x2))) fpatan at ret asin endp Теперь попробуем решить небольшое дифференциальное уравнение - уравне ние Ван-дер-Поля для релаксационных колебаний:

т(1-х 2 )х', т > О х" = -х будем двигаться по времени с малым шагом h, так что x(t h) = x(t) + hx(t) x(t h)' = x(t)' + hx(t)" или, сделав замену у = x', у = у + h(m(1-x 2 )y - х) х = х + hy Решение этого уравнения для всех m > 0 оказывается периодическим аттрак тором, поэтому, если из-за ошибок округления решение отклоняется от истинного Вычисления с плавающей запятой в любую сторону, оно тут же возвращается обратно. При m = 0, наоборот, решение оказывается неустойчивым и ошибки округления приводят к очень быстрому росту х и у до максимально допустимых значений для вещественных чисел.

Эту программу нельзя реализовать в целых числах или числах с фиксирован ной запятой, потому что значения х и х' различаются на много порядков - кривая содержит почти вертикальные участки, особенно при больших т.

vdp.asm Решение уравнения Ван-дер-Поля x(t)" = -x(t) + m(1-x(t) )x(t)' с т = О, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Программа выводит на экран решение с m = 1, нажатие клавиш 0-8 изменяет т.

Esc - выход, любая другая клавиша - пауза до нажатия одной из Esc, 0-8.

.model tiny.286 ;

Для команд pusha и рора.

.287 ;

Для команд FPU.

.code org 100h ;

СОМ-программа.

start near proc eld OAOOOh push es Адрес видеопамяти в ES.

pop mov ax,0012h Графический режим 640x480x16.

int 10h Инициализировать FPU.

finit 81 будет содержать координату t и меняться xor si, si от 0 до 640.

fldl 32, fild word ptr hinv h (h = 1/hinv) fdiv.display:

;

Установка начальных значений для ;

m = 1, х = h = 1/32, у = х' = i m, h •again: fild word ptr m x, m, h (x = h) fid st(1) y, x, m, h (y = 0) fldz Выводить на экран решение, пока call _display не будет нажата клавиша.

Чтение клавиши с ожиданием.

ah,10h _key: mov Код нажатой клавиши 'в AL.

int 16h Если это Esc, cmp al,1Bh выйти из программы.

g_out al.'O1 Если код меньше "О", cmp пауза/ожидание следующей клавиши.

g_key Если код больше "8", cmp al,'8' пауза/ожидание следующей клавиши.

g_key Иначе: AL = введенная цифра, al,'0' sub Сложные приемы программирования m = введенная ЦР byte ptr m,al mov x,, m, h fstp st(0) m, h fstp st(0) h fstp st(0) jmp short again mov Текстовый режим.

ax,0003h g_out:

int 10h Конец программы.

ret endp start Процедура display_.

Пока не нажата клавиша, выводит решение на экран, делая паузу после каждой -из 640 точек.

proc near _display dismore:

Стереть предыдущую точку: цвет = 0.

mov bx, mov ex, si ex, shr СХ - строка.

mov dx, dx.word ptr ixfsi] DX - столбец.

sub putpixellb call next_x Вычислить x(t) для следующего t.

call bx, 1 Вывести точку: цвет = 1.

mov mov dx, dx.word ptr ixfsi] DX - столбец.

sub putpixellb call inc si SI = SI + 2 (массив слов).

si inc cmp si, 640*2 Если SI достигло конца массива IX, not_endscreen пропустить паузу.

jl si, 640*2 Переставить SI на начало массива IX.

sub not_endscreen:

mov dx.5000 •, xor cx, ex mov ah,86h 15h Пауза на CX:DX микросекунд.

int mov ah,11h int 16h Проверить, была ли нажата клавиша.

dismore jz Если нет - продолжить вывод на экран.

ret Иначе - закончить процедуру.

_display endp Процедура next_x.

Проводит вычисления по формулам:

у = у + h(m(1-xA2)y-x) х = х + by Вход: st = у, st(1) = х, st(2) = m, st(3) = h.

Выход: st = у, st(1) = x, st(2) = m, st(3) = h, x * 100 записывается в ix[si]'.

Вычисления с плавающей запятой next x proc near fldl 1, y, x, m, h fid st(2) x, 1, y, x, m, h fmul st,st(3) x2, 1, y, x, m, h fsub (1-x2), y, x, m, h fid st(3) m, (1-x2), y, x, m, h fmul M, y, x, m, h (M = m(1-x2)) fid st(1).y, M, y, x, m, h fmul My, y, x, m,' h st(2) fid x, My, y, x, m, h fsub My-x, y, x, m, h fid st(4) h, My-x, y, x, m, h fmul h(My-x), y, x, m, h fid y, h(My-x), y, x, m, h st(1) fadd Y, y, x, m, h (Y = у + h(My-x)) fxch y, Y, x, m, h st(4) fid h, y, Y, x, m, h fmul yh, Y, x, m, h Y, X, m, h (X = x + hy) faddp St(2),st st(1) fid X, Y, X, m, h fild word ptr c_100 100, X, Y, X, m, h fmul 100X, Y, X, m,- h Y, X, rn, h fistp word ptr ix[si] • ret next x endp Процедура вывода точки на экран в режиме, использующем 1 бит на пиксел.

DX = строка, СХ = столбец, ES = AOOOh, ВХ = цвет (1 - белый, 0 - черный).

Все регистры сохраняются.

proc near putpixellb Сохранить регистры.

pusha push bx xor bx, bx mov ax.dx АХ = номер строки.

imul АХ = номер строки х число байтов в строке.

ax, ax, push ex shr СХ = номер байта в строке.

cx, АХ = номер байта в видеопамяти.

ax, ex add mov dl.ax Поместить его в DI и SI.

mov si.di СХ снова содержит номер столбца.

pop ex' bx,0080h mov cx,07h Последние три бита СХ = and остаток от деления на 8 = номер бита в байте, считая справа налево.

Теперь нужный бит в BL установлен в 1.

shr bx.cl AL = байт из видеопамяти.

es:byte ptr ix lods dx pop Проверить цвет.

dx dec Сложные приемы программирования Если 1 - ' black is установить выводимый бит в 1.

ax, bx or short white jmp Если 0 bx black: not установить выводимый цвет в О ax, bx and white:

и вернуть байт на место.

stosb Восстановить регистры.

popa Конец.

ret endp putpixellb m 1 Начальное значение т.

dw Масштаб по вертикали.

dw cJOO Начальное значение 1/л.

hinv dw Начало буфера для значений x(t) ix:

(всего 1280 байт за концом программы).

start end 5.7. Популярные алгоритмы 5.7.1. Генераторы случайных чисел Самый часто применяемый тип алгоритмов генерации псевдослучайных пос ледовательностей - линейные конгруэнтные генераторы, описываемые общим ре куррентным соотношением:

Iw = (al + с) MOD m.

При правильно выбранных числах а и с эта последовательность возвращает все числа от нуля до т-1 псевдослучайным образом и ее периодичность сказывается только на последовательностях порядка т. Такие генераторы очень легко реализу ются и работают быстро, но им присущи и некоторые недостатки: самый младший бит намного менее случаен, чем, например, самый старший, а также, если попытать ся использовать результаты работы этого генератора для заполнения k-мерного про странства, начиная с некоторого k, точки будут лежать на параллельных плоскостях.

Оба недостатка можно устранить, используя так называемое перемешивание дан ных: числа, получаемые при работе последовательности, не выводятся сразу, а по мещаются в случайно выбранную ячейку небольшой таблицы (8-16 чисел);

число, находившееся в этой ячейке раньше, возвращается как результат работы функции.

Если число а подобрано очень тщательно, может оказаться, что число с равно нулю. Так, классический стандартный генератор Льюиса, Гудмана и Мил лера использует а = 16 807 (75) при m = 231-1, а генераторы Парка и Миллера используют а = 48 271 и а = 69 621 (при том же т). Любой из этих генераторов можно легко применить в ассемблере для получения случайного 32-битного чис ла, достаточно всего двух команд - MUL и DIV.

Процедура rand.

Возвращает в ЕАХ случайное положительное 32-битное число (от 0 до 231-2).

Популярные алгоритмы rand proc near push 'edx mov eax.dword ptr seed Считать последнее случайное число.

test eax.eax Проверить его, если это -1, fetch_seed функция еще ни разу не js вызывалась и надо создать начальное значение.

randomize:

mul Умножить на число а.

dword ptr rand_a Взять остаток от деления на 231-1.

div dword ptr. randjn mov eax.edx mov dword ptr seed.eax Сохранить для следующих вызовов.

pop edx ret fetch_seed:

ds push push 0040П ds pop mov eax.dword ptr ds:006Ch.Считать двойное слово из области ds pop данных BIOS по адресу 0040:006С - текущее число jmp short randomize тактов таймера.

dd rand_a dd randjn 7FFFFFFFh dd seed - rand endp Если период этого генератора (порядка 109) окажется слишком мал, можно скомбинировать два генератора с разными а и т, не имеющими общих делителей, например: а, = 400 014 с т, = 2 147 483 563 и а 2 : 40 692 с m - 2 147 483 399.

Генератор, работающий по уравнению Ijv| = (a,L + a 2 L) MOD m, № где m - любое из m, и m2, имеет период 2,3 х 10.

Очевидный недостаток такого генератора - команды MUL и DIV относятся к самым медленным. От DIV можно избавиться, используя один из генераторов с ненулевым числом с и т, равным степени двойки (тогда DIV m заменяется на AND m-1), например: а = 25 173, с = 13 849, m = 2'6 или а = 1 664 525, с = 1013 904 223, m = 232, однако проще перейти к методам, основанным на сдвигах или вычитаниях Алгоритмы, основанные на вычитаниях, не так подробно изучены, как конгру энтные, но из-за большой скорости широко используются и, по-видимому, не имеют заметных недостатков. Детальное объяснение алгоритма этого генератора (а также алгоритмов многих других генераторов случайных чисел) приведено в книге Кнута Д. Е. «Искусство программирования» (т. 2).

I Сложные приемы программирования ;

Процедура srancLinit.

;

Инициализирует кольцевой буфер для генератора, использующего вычитания.

;

Вход: ЕАХ - начальное значение, например из области ;

данных BIOS, как в предыдущем примере.

srand_init proc near push bx push si push edx mov edx, ;

Засеять кольцевой буфер.

mov bx, do_0: mov word ptr ablex[bx],dx sub eax.edx xchg eax.edx sub bx, jge do_ ;

Разогреть генератор.

mov bx, do_1 : push bx do_2: mov si.bx add si, cmp si, jbe skip sub si, skip: mov eax, dword ptr tablexfbx] sub eax, dword ptr tablex[si] mov dword ptr tablex[bx],eax sub bx, jge do_ pop bx sub bx, jge do_ ;

Инициализировать индексы sub ax, ax mov word ptr indexO.ax mov ax, mov index"!, ax pop edx pop si pop bx ret srand_init endp Процедура srand.

Возвращает случайное 3'2-битное число в ЕАХ (от 0 до 232-1).

в Перед первым вызовом этой процедуры долж! srand proc near push bx push si Популярные алгоритмы mov- bx.word ptr indexO mov Считать индексы.

si,word ptr index"!

mov eax.dword ptr tablex[bx] sub Создать новое случайное число.

eax.dword ptr tablex[si] mov Сохранить его в кольцевом dword ptr tablex[si],eax буфере.

sub Уменьшить индексы, si, перенося их на конец буфера, fix_si jl fixed_si:mov если они выходят за.начало.

word ptr index"!,si sub bx, fix_bx jl fixed_bx:mov indexO,bx pop si pop bx ret fix_SI:. mov si, jmp short fixed_SI fix_BX: mov bx, jmp short fixed BX srand endp tablex Кольцевой буфер случайных чисел.

dd 55 dup (?) indexO dw Индексы для кольцевого буфера.

index"! dw Часто необходимо получить всего один или несколько случайных битов, а ге нераторы, работающие с 32-битными-числами, оказываются неэффективными.

В таком случае удобно применять алгоритмы, основанные на сдвигах:

;

randS ;

Возвращает случайное 8-битное число в AL.

;

Переменная seed должна быть инициализирована заранее, ;

например из области данных BIOS, как в примере для конгруэнтного генератора.

randS proc near mov ах, word ptr seed mov ex, bx.ax newbit: mov bx,002Dh and xor bh.bl clc shift jpe stc shift: rcr ax, newbit loop word ptr seed, ax mov mov ah, ret endp randS dw seed Сложные приемы программирования 5.7.2. Сортировки Еще одна часто встречающаяся задача при программировании — сортировка дан ных. Все существующие алгоритмы сортировки можно разделить на сортировки перестановкой, в которых на каждом шаге алгоритма меняется местами пара чисел;

сортировки выбором, в которых на каждом шаге выбирается наименьший элемент и дописывается в отсортированный массив;

и сортировки вставлением, в которых элементы массива рассматривают последовательно и каждый вставляют на подхо дящее место в отсортированном массиве. Самая простая сортировка перестанов кой - пузырьковая, в которой более легкие элементы «всплывают» к началу масси ва: сначала второй элемент сравнивается с первым и, если нужно, меняется с ним местами;

затем третий элемент сравнивается со вторым и только в том случае, ког да они переставляются, сравнивается с первым, и т. д. Этот алгоритм также явля ется и самой медленной сортировкой - в худшем случае для сортировки массива N чисел потребуется №/2 сравнений и перестановок, а в среднем - №/4.

;

Процедура bubble_sort.

;

Сортирует массив слов методом пузырьковой сортировки.

;

Вход: DS:DI = адрес массива ;

DX = размер массива (в словах) bubble_sort proc near pusha eld cmp dx, jbe ;

Выйти, если сортировать нечего.

so'rt_exit dx dec cx.dx ;

Установить длину цикла.

sb_loop1:mov xor bx.bx ;

ВХ будет флагом обмена.

mov ;

SI будет указателем на si.di текущий элемент.

\ sn_loop2:lodsw Прочитать следующее слово.

cmp ax, word ptr [si] jbe ;

Если элементы не в порядке, no_swap xchg ax, word ptr [si] ;

поменять их местами mov word ptr [si-2],ax inc bx ;

и установить флаг в 1.

sn_loop no_swap: loop cmp bx,0 ;

Если сортировка не закончилась, jne sn_loop1 ;

перейти к следующему элементу.

sort_exit:popa ret bubble_sort endp Пузырьковая сортировка осуществляется так медленно потому, что сравнения выполняются лишь между соседними элементами. Чтобы получить более быст рый метод сортировки перестановкой, следует выполнять сравнение и переста новку элементов, отстоящих далеко друг от друга. На этой идее основан алгоритм, который называется быстрой сортировкой. Он работает следующим образом:

делается предположение, что первый элемент является средним по отношению Популярные алгоритмы к остальным. На основе такого предположения все элементы разбиваются на две группы - больше и меньше предполагаемого среднего. Затем обе группы отдель но сортируются таким же методом. В худшем случае быстрая сортировка массива из N элементов требует N операций, но в среднем случае - только 2nlog2n срав нений и еще меньшее число перестановок.

;

Процедура quick_sort.

;

Сортирует массив слов методом быстрой сортировки.

;

Вход: DS:BX - адрес массива ;

DX = число элементов массива quicksort proc near Если число элементов 1 или О, dx, crop то сортировка уже закончилась.

jle qsort_done Индекс для просмотра сверху (DI = 0).

xor di.di Индекс для просмотра снизу'(SI = DX).

mov si.dx SI = DX-1, так как элементы dec si нумеруются с нуля, shl и умножить'на 2, так как это массив слов.

mov АХ = элемент X объявленный средним.

ax,word ptr [bx] step_2: Просмотр массива снизу, пока не встретится элемент, меньший или равный X.

Сравнить Хм и X.

crop word ptr [bx][si],ax Если XSI больше, перейти jle step_ к следующему снизу элементу sub si, и продолжить просмотр.

jmp short step_ step_3: Просмотр массива сверху, пока не встретится элемент меньше Хч или оба просмотра не придут в одну точку.

Если просмотры встретились, cmp si.di перейти к шагу 5.

je step_ add di,2 Иначе: перейти к следующему сверху элементу.

cmp word ptr [bx][di],ax Если он меньше Xv продолжить шаг 3.

jl step_ step_4: ;

DI указывает на элемент, который не должен быть в верхней части, ;

SI указывает на элемент, который не должен быть в нижней части.

;

Поменять их местами.

mov cx.word ptr [bx][di] ;

CX = XM xchg cx.word ptr [bx][si] ;

CX = XSI, XSI = XDI mov word ptr [bx][di],cx ;

XDI = CX jmp short step_ Просмотры встретились. Все элементы в нижней группе больше X,, step_5:

все элементы в верхней группе и текущий - меньше или равны Хг Осталось поменять местами Xt и текущий элемент:

xchg ах,word ptr [bx][di] ;

АХ = Хм, Хи = Х mov word ptr [bx],ax ;

X = AX Сложные приемы программирования :-, ;

Теперь можно отсортировать каждую из полученных групп, push dx push di push bx mov dx.di Длина массива X1...XDI_ shr dx, 1 в DX.

call quicksort • Сортировка.

pop bx pop di pop dx add bx.di ;

Начало массива XOM...XN add bx,2 ' ;

в BX.

shr di,1 ;

Длина массива Х№1...ХВ inc di sub dx.di ;

в DX.

call quick_sort ;

Сортировка.

qsort_done:ret quicksort endp Помимо того, что быстрая сортировка - самый известный пример алгоритма, использующего рекурсию, то есть вызывающего самого себя, это еще и самая бы страя из сортировок «на месте», то есть сортировка, применяющая только ту па мять, в которой хранятся элементы сортируемого массива. Можно доказать, что сортировку нельзя выполнить быстрее, чем за nlog2n операций, ни в худшем, ни в среднем случаях, и быстрая сортировка хорошими темпами приближается к это му пределу в среднем случае. Сортировки, достигающие теоретического предела, тоже существуют - это сортировки турнирным выбором и сортировки вставлени ем в сбалансированные деревья, но для их работы требуется резервирование до полнительной памяти, так что, например, работа со сбалансированными деревья ми будет происходить медленно из-за дополнительных затрат на поддержку сложных структур данных в цамяти.

Приведем в качестве примера самый простой вариант сортировки вставлени ем, использующей линейный поиск и затрачивающей порядка п /2 операций. Ее так же просто реализовать, как и пузырьковую сортировку, и она тоже имеет воз можность выполняться «на месте». Кроме того, из-за высокой оптимальности кода этой процедуры она может оказаться даже быстрее рассмотренной нами «бы строй» сортировки на подходящих массивах.

;

Процедура linear_selection_sort.

;

Сортирует массив слов методом сортировки линейным выбором.

;

Вход: DS:SI (и ES:SI) = адрес массива.;

DX = число элементов в массиве do_swap:,lea bx, word ptr [di-2] mov ax, word ptr [bx] ;

Новое минимальное число, dec ex ;

Если поиск минимального закончился, jcxz tail ;

перейти к концу.

Перехват прерываний loop"!: scasw Сравнить минимальное в АХ со следующим элементом массива.

do_swap ;

Если найденный элемент еще меньше ja выбрать его как минимальный.

loop loopl ;

Продолжить сравнения с минимальным элементом в АХ.

xchg tail: ax,word ptr [si-2] ;

Обменять минимальный элемент ' mov с элементом, находящимся word ptr [bx],ax ;

;

в начале массива.

linear_selection_sort near ;

Точка входа в процедуру.

proc mov ox, si ВХ содержит адрес минимального элемента.

lodsw Пусть элемент, адрес которого был в SI, минимальный, mov di, si DI - адрес элемента, сравниваемого с минимальным.

dx Надо проверить ОХ-1 элементов массива.

dec mov ex, dx loopl Переход на проверку, если DX > 1.

J ret linear_selection sort endp 5.8. Перехват прерываний В архитектуре процессоров 80x86 предусмотрены особые случаи, когда про цессор прекращает (прерывает) выполнение текущей программы и немедленно передает управление программе-обработчику, специально написанной для обра ботки подобной ситуации. Такие особые ситуации делятся на два типа: прерыва ния и исключения, в зависимости от того, вызвало ли эту ситуацию какое-нибудь внешнее устройство или выполняемая процессором команда. Исключения делят ся далее на три типа: ошибки, ловушки и остановы, в зависимости от того, когда по отношению к вызвавшей их команде они происходят. Ошибки появляются пе ред выполнением команды, поэтому обработчик такого исключения получит в ка честве адреса возврата адрес ошибочной команды (начиная с процессоров 80286).

Ловушки происходят сразу после выполнения команды, так что обработчик по лучает в качестве адреса возврата адрес следующей команды. И наконец, остано вы могут возникать в любой момент и вообще не предусматривать средств воз врата управления в программу.

Команда TNT (а также INTO и INT3) используется в программах как раз для того, чтобы вызывать обработчики прерываний (или исключений). Фактически они являются исключениями ловушки, поскольку адрес.возврата, который пере дается обработчику, указывает на следующую команду, но так как эти команды были введены до разделения особых ситуаций на прерывания и исключения, их практически всегда называют командами вызова прерываний. Ввиду того, что обработчики прерываний и исключений в DOS обычно не различают механизм вызова, с помощью команды INT можно передавать управление как на обработ чики прерываний, так и исключений.

t- Сложные приемы программирования Как показано в главе 4, программные прерывания, то есть передача управле ния при помощи команды INT, являются основным средством вызова процедур DOS и BIOS, потому что в отличие от вызова через команду CALL здесь не нужно знать адреса вызываемой процедуры - достаточно только номера. С другой сторо ны интерфейса рассмотрим, как строится обработчик программного прерывания.

5.8.1. Обработчики прерываний Когда в реальном режиме выполняется команда INT, управление передается по адресу, который считывается из специального массива, таблицы векторов пре рываний, начинающегося в памяти по адресу 0000h:0000h. Каждый элемент тако го массива представляет собой дальний адрес обработчика прерывания в форма те сегментхмещение или 4 нулевых байта, если обработчик не установлен.

Команда INT помещает в стек регистр флагов и дальний адрес возврата, поэтому, чтобы завершить обработчик, надо выполнить команды popf и retf или одну ко манду iret, которая в реальном режиме полностью им аналогична.

;

Пример обработчика программного прерывания.

int_handler proc far mov ax,О iret int^handler endp После того как обработчик написан, следующий шаг - привязка его к выбран ному номеру прерывания. Это можно сделать, прямо записав его адрес в таблицу векторов прерываний, например так:

push 0 ;

Сегментный адрес таблицы векторов прерываний pop es ;

в ES.

pusnf ;

Поместить регистр флагов в стек.

cli ;

Запретить прерывания (чтобы не произошло ;

аппаратного прерывания между следующими командами, обработчик которого теоретически может вызвать INT 87h в тот момент, когда смещение уже будет записано, а сегментный адрес еще нет, что приведет к передаче управления в неопределенную область памяти).

Поместить дальний адрес обработчика int_handler в таблицу векторов прерываний, в элемент номер 87h (одно из неиспользуемых прерываний).

mov word ptr es:[87h*4], offset int_handler mov word ptr es:[87h*4+2], seg int_handler popf ;

Восстановить исходное значение флага IF.

Теперь команда INT 87h будет вызывать наш обработчик, то есть приводить к записи 0 в регистр АХ.

Перед завершением работы программа должна восстанавливать все старые обработчики прерываний, даже если это были неиспользуемые прерывания типа 87h - автор какой-нибудь другой программы мог подумать точно так же. Для это го надо перед предыдущим фрагментом кода сохранить адрес старого обработчи ка, так что полный набор действий для программы, перехватывающей прерыва ние 87h, будет выглядеть следующим образом:

Перехват прерываний push О pop es Скопировать адрес предыдущего обработчика в переменную old_handler.

mov eax.dword ptr es:[87h*4] mov dword ptr old_handler,eax Установить наш обработчик.

pushf cli mov word ptr es:[87h«4], offset int_handler mov word ptr es:[87h*4+2], seg int_handler popf Тело программы.

[...] Восстановить предыдущий обработчик.

push es pop pushf cli mov eax.word ptr old_handler mov word ptr es:[87h*4],eax popf Хотя прямое изменение таблицы векторов прерываний и кажется достаточно удобным, все-таки это не лучший подход к установке обработчика прерывания, и пользоваться им следует только в исключительных случаях, например внутри обработчиков прерываний. Для обычных программ DOS предоставляет две сис темные функции: 25h и 35h - установить и считать адрес обработчика прерыва ния, которые и рекомендуются к использованию в обычных условиях:

Скопировать адрес предыдущего обработчика в переменную old_handler.

АН = 35h, AL = номер прерывания.

mov ax,3587h Функция DOS: считать int 21h адрес обработчика прерывания.

Возвратить смещение в ВХ mov word ptr old_handler, bx и сегментный адрес в ES-;

mov word ptr old_handler+2,es Установить наш обработчик.

АН = 25h, AL = номер прерывания.

mov ax,2587h dx.seg int_handler Сегментный адрес mov mov ds.dx в DS, dx,offset int_handler mov смещение в DX.

21h Функция DOS: установить int обработчик в тело программы (не забывайте, что ES изменился после вызова функции 35h!).

Восстановить предыдущий обработчик Ids dx,old_handler ;

Сегментный адрес в DS и смещение в DX.

mov ax,2587h ;

АН = 25h, AL = номер прерывания, int 21h ;

Установить обработчик.

Сложные приемы программирования Обычно обработчики прерываний применяют с целью обработки прерывания от внешних устройств или с целью обслуживания запросов других программ. Эти возможности рассмотрены далее, а здесь приведен пример использования обыч ного обработчика прерывания (или, в данном случае, исключения ошибки) для того, чтобы быстро найти минимум и максимум в большом массиве данных.

Процедура minmax.

Находит минимальное и максимальное значения в массиве слов.

Вход: DS:BX = адрес начала массива СХ = число элементов в массиве Выход:

АХ = максимальный элемент ВХ = минимальный элемент minmax proc near Установить наш обработчик прерывания 5.

push es pop mov eax.dword ptr es:[5*4] mov dword ptr old_int5,eax mov word ptr es:[5*4],offset int5_handler mov word ptr es:[5*4]+2,cs Инициализировать минимум и максимум первым элементом массива, mov ax,word ptr [bx] mov word ptr lower_bound, ax mov word ptr upper_bound,ax Обработать массив.

mov di,2 Начать со второго элемента.

bcheck:

mov ax,word ptr [bx][di] Считать элемент в АХ.

bound ax,bounds Команда BOUND вызывает исключение - ошибку 5, если АХ не находится в пределах lower_bound/upper_bound.

add di,2 Следующий элемент.

loop bcheck Цикл на все элементы.

Восстановить предыдущий обработчик.

mov eax.dword ptr old_int mov dword ptr es:[5*4],eax Вернуть результаты.

mov ax,word ptr upper_bound mov bx.word ptr lower_bound ret bounds:

lower_bound dw upper_bound dw old_int5 dd Обработчик INT 5 для процедуры minmax.

Сравнить АХ со значениями upper_bound и lower_bound и копировать АХ в один из них. Обработчик не обрабатывает конфликт между Перехват прерываний йШШШНИИЕШ ;

исключением BOUND и программным прерыванием распечатки экрана INT 5.

;

Нажатие клавиши PrtScr в момент работы процедуры minmax приведет ;

к ошибке. Чтобы это исправить, можно, например, проверять байт, ;

на который указывает адрес возврата, если это OCOh ;

(код команды INT), то обработчик был вызван как INT 5, int5_handler proc far cmp ax,word ptr lower_bound ;

Сравнить АХ с нижней границей.

jl its_lower ;

Если не меньше ;

это было нарушение mov word ptr upper_bound,ax ;

верхней границы.

iret its_lower:

mov word ptr lower_Pound,ax ;

Иначе это было нарушение iret ;

нижней границы.

Int5_handler endp minmax endp Разумеется, вызов исключения при ошибке занимает много времени, но, если массив достаточно большой и неупорядоченный, значительная часть проверок будет происходить без ошибок и быстро.

При помощи собственных обработчиков исключений можно справиться и с дру гими особыми ситуациями, например обрабатывать деление на ноль и остальные исключения, которые возникают в программе. В реальном режиме есть вероят ность столкнуться всего с шестью исключениями:

Q #DE (деление на ноль) - INT 0 - ошибка, появляющаяся при переполнении и делении на ноль. Как для любой ошибки, адрес возврата указывает на оши бочную команду;

Q #DB (прерывание трассировки) - INT 1 - ловушка, возникающая после вы полнения каждой команды, если флаг TF установлен в 1. Используется от ладчиками, действующими в реальном режиме;

Q#OF (переполнение) — INT 4 - ловушка, возникающая после выполнения команды INTO, если флаг OF установлен;

Q #BR (переполнение при BOUND) - INT 5 - уже рассмотренная нами ошиб ка, которая происходит при выполнении команды BOUND;

Q #UD (недопустимая команда) - INT 6 - ошибка, возникающая при попытке выполнить команду, отсутствующую на данном процессоре;

Q #NM (сопроцессор отсутствует) - INT 7 - ошибка, появляющаяся при по пытке выполнить команду FPU, если FPU отсутствует.

5.8.2. Прерывания от внешних устройств Прерывания от внешних устройств, или аппаратные прерывания, - это то, что понимается под термином «прерывание». Внешние устройства (клавиатура, диско вод, таймер, звуковая карта и т. д.) подают сигнал, по которому процессор преры вает выполнение программы и передает управление на обработчик прерывания.

Всего на персональных компьютерах используется 15 аппаратных прерываний, хотя теоретически возможности архитектуры позволяют довести их число до 64.

Сложные приемы программирования Рассмотрим их кратко в порядке убывания приоритетов («прерывание имеет более высокий приоритет» означает, что, пока не завершился его обработчик, пре рывания с низкими приоритетами будут ждать своей очереди):

QIRQO (INT 8) - прерывание системного таймера, вызывается 18,2 раза в се кунду. Стандартный обработчик этого прерывания вызывает INT ICh при каждом вызове, так что, если программе необходимо только регулярно полу чать управление, а не перепрограммировать таймер, рекомендуется исполь зовать прерывание 1 Ch;

QIRQ1 (INT 9) - прерывание клавиатуры, вызывается при каждом нажатии и отпускании клавиши на клавиатуре. Стандартный обработчик этого преры вания выполняет довольно много функций, начиная с перезагрузки по Ctrl Alt-Del и заканчивая помещением кода клавиши в буфер клавиатуры BIOS;

QIRQ2 - к этому входу на первом контроллере прерываний подключены ап паратные прерывания IRQ8 - IRQ15, но многие BIOS перенаправляют IRQ наШТОАЬ;

QIRQ8 (INT 70h) - прерывание часов реального времени, вызывается часами реального времени при срабатывании будильника и если они установлены на генерацию периодического прерывания (в последнем случае IRQS вызы вается 1024 раза в секунду);

QIRQ9 (INT ОАЬили INT 71h) - прерывание обратного хода луча, вызывается некоторыми видеоадаптерами при обратном ходе луча. Часто используется дополнительными устройствами (например, звуковыми картами, SCSI-адап терами и т. д.);

QIRQ10 (INT 72h) - используется дополнительными устройствами;

QlRQll (INT 73h) - используется дополнительными устройствами;

QIRQ12 (INT 74h) - мышь на системах PS, используется дополнительными устройствами;

QIRQ13 (INT 02h или INT 75h) - ошибка математического сопроцессора. По умолчанию это прерывание отключено как на FPU, так и на контроллере прерываний;

QIRQ14 (INT 76h) - прерывание первого IDE-контроллера «операция завер шена»;

QIRQ15 (INT 77h) - прерывание второго IDE-контроллера «операция завер шена»;

QIRQ3 (INT OBh) - прерывание последовательного порта COM2, вызывает ся, если порт COM2 получил данные;

QIRQ4 (INT ОСЬ) - прерывание последовательного порта СОМ1, вызывается, если порт СОМ1 получил данные;

QIRQ5 (INT ODh) - прерывание LPT2, используется дополнительными уст ройствами;

QIRQ6 (INT OEh) - прерывание дисковода «операция завершена»;

QIRQ7 (INT OFh) - прерывание LPT1, используется дополнительными уст ройствами.

Перехват прерываний 1 Н 1 И] Я ИН Е Самые полезные для программ аппаратные прерывания - прерывания систем ного таймера и клавиатуры. Так как стандартные обработчики этих прерываний выполняют множество функций, от которых зависит работа системы, их нельзя заменять полностью, как мы поступали с обработчиком INT 5. Необходимо вы звать предыдущий обработчик, передав ему управление следующим образом (если его адрес сохранен в переменной old_handler - см. примеры ранее):

pushf call old_handler Данные команды выполняют действие, аналогичное команде INT (сохранить флаги в стеке и передать управление подобно команде call), поэтому, когда обра ботчик завершится командой IRET, управление вернется в нашу программу. Так удобно вызывать предыдущий обработчик в начале собственного. Другой способ простая команда jmp:

jmp cs:old_handler приводит к тому, что по выполнении команды IRET старым обработчиком управле ние сразу же перейдет к прерванной программе. Этот способ применяют, если нужно, чтобы сначала отработал новый обработчик, а потом он передал управление старому.

На следующем примере посмотрим, как осуществляется перехват прерывания от таймера:

;

timer.asm ;

Демонстрация перехвата прерывания системного таймера: вывод текущего времени ;

в левом углу экрана.

.model tiny. code.186 ;

Для pusha/popa и сдвигов.

org 100h start proc near ;

Сохранить адрес предыдущего обработчика прерывания ICh.

AH = 35h, AL = номер прерывания.

mov - ax,351Ch Функция DOS: определить адрес обработчика int 21h прерывания mov word ptr old_int1Ch,bx (возвращается в ES:BX).

mov word ptr old_int1Ch+2,es Установить наш обработчик, АН = 25h, AL = номер прерывания.

mov ax,251Ch DS:DX - адрес обработчика.

mov dx,offset int1Ch_handler Установить обработчик прерывания 1Сп.

int 21h ;

Здесь размещается собственно программа, например вызов command.com.

mov ah, int 21h ;

Ожидание нажатия на любую клавишу.

;

Конец программы.

;

Восстановить предыдущий обработчик прерывания 1Ch.

mov ax,251Ch ;

АН = 25h, AL = номер прерывания, mov dx.word ptr old_int1Ch+ Сложные приемы программирования mov ds.dx mov ;

DS:DX - адрес обработчика.

dx.word ptr csrold_int1Ch int 21h '.

ret ? ;

Здесь хранится адрес предыдущего обработчика.

old_int1Ch dd О ;

Позиция на экране, в которую выводится start_position dw ;

текущее время.

endp start Обработчик для прерывания 1Сп.

Выводит текущее время в позицию start_position на экране (только в текстовом режиме).

int1Ch_handler proc far Обработчик аппаратного прерывания pusha push es должен сохранять ВСЕ регистры.

push ds push cs На входе в обработчик известно только значение регистра CS.

pop ds mov ah,02h Функция 02п прерывания 1Ah:.

int 1Ah Чтение времени из RTC.

exit_handler Если часы заняты - в другой раз.

AL = час в BCD-формате.

bcd2asc ;

Преобразовать в ASCII.

call byte ptr output_line[2],ah mov ;

Поместить их в mov byte ptr output_line[4],al ;

строку output_line.

mov al.cl CL = минута в BCD-формате.

bcd2asc call mov byte ptr output_line[10],ah mov byte ptr output_line[12],al al.dh mov DH = секунда в BCD-формате.

bcd2asc call mov byte ptr output_line[16],ah mov byte ptr output_line[18],al mov cx,output_line_l Число байтов в строке - в СХ.

push OBSOOh pop es Адрес в видеопамяти mov di.word ptr start_position в ES:DI.

mov si,offset output_line Адрес строки в DS:SI.

eld rep movsb Скопировать строку.

exit_handler:

ds pop Восстановить все регистры.

pop es popa jmp cs:old intlCh Передать управление предыдущему обработчику..

Процедура bcd2asc.

Преобразует старшую цифру упакованного BCD-числа из AL в ASCII-символ, Перехват прерываний который будет помещен в АН, а младшую цифру - в ASCII-символ в AL.

bcd2asc proc near mov ah.al and al,OFh Оставить младшие 4 бита в AL.

shr ah,4 Сдвинуть старшие 4 бита в АН.

or ax,3030h Преобразовать в ASCII-символы.

ret bcd2asc endp Строка " OOh 00:00" с атрибутом 1Fh (белый на синем) после каждого символа.

output_line db ',1Fh, ' 0 ',1Fh, 1Fh, ' h ',1Fh 1Fh,':',1Fh ' MFh.'O 1 1Fh, db ' 0 ', 1 F h, ' 0 ' 1Fh,' 1Fh db output_line_l equ $-output_line int1Ch_handler endp end start Если в этом примере вместо ожидания нажатия на клавишу поместить какую нибудь программу, работающую в текстовом режиме, например tinyshell из разде ла 4.10, она выполнится как обычно, но в правом верхнем углу будет постоянно показываться текущее время, то есть такая программа будет осуществлять два действия одновременно. Именно для этого и применяется механизм аппаратных прерываний - они позволяют процессору выполнять одну программу, в то время как отдельные программы следят за временем, считывают символы из клавиату ры и помещают их в буфер, получают и передают данные через последовательные и параллельные порты и даже обеспечивают многозадачность, переключая про цессор между разными задачами по прерыванию системного таймера.

Разумеется, обработка прерываний не должна занимать много времени: если прерывание происходит достаточно часто (например, прерывание последователь ного порта может происходить 28 800 раз в секунду), его обработчик обязательно должен выполняться за более короткое время. Если, например, обработчик пре рывания таймера будет выполняться 1/32,4 секунды, то есть половину времени между прерываниями, вся система станет работать в два раза медленнее. А если еще одна программа с таким же долгим обработчиком перехватит это прерыва ние, система остановится совсем. Именно поэтому обработчики прерываний при нято писать исключительно на ассемблере.

5.8.3. Повторная входимость Пусть у нас есть собственный обработчик программного прерывания, который вызывают обработчики двух аппаратных прерываний, и пусть эти аппаратные прерывания произошли сразу одно за другим. В этом случае может получиться так, что второе аппаратное прерывание осуществится тогда, когда еще не закон чится выполнение нашего программного обработчика. В большинстве случаев это не приведет ни к каким проблемам, но, если обработчик обращается к каким-либо переменным в памяти, могут произойти редкие, невоспроизводимые сбои в его ра боте. Например, пусть в обработчике есть некоторая переменная counter, исполь зуемая как счетчик, производящий подсчет от 0 до 99:

: Сложные приемы программирования mov al.byte ptr counter ;

Считать счетчик в AL.

cmp al,100 ;

Проверить его на переполнение.

jb counter_ok ;

Если счетчик достиг 100, ;

»> здесь произошло второе прерывание <« sub а!,100 ;

вычесть mov byte ptr counter,al ;

и сохранить счетчик.

counter_ok:

Если значение счетчика было, например, 102, а второе прерывание произошло после проверки, но до вычитания 100, второй вызов обработчика получит то же значение 102 и уменьшит его на 100. Затем управление вернется, и следующая команда sub al,100 еще раз уменьшит AL на 100 и запишет полученное число - на место. Если затем по значению счетчика вычисляется что-нибудь вроде адреса в памяти для записи, вполне возможно, что произойдет ошибка. О таком обработ чике прерывания говорят, что он не является повторно входимым.

Чтобы защитить подобные критические участки кода, следует временно зап ретить прерывания, например так:

cli ~ ;

Запретить прерывания, mov -al.byte ptr counter cmp al, jb counter_ok sub al. mov byte ptr counter,al counter_ok:

sti ;

Разрешить прерывания.

Следует помнить, что, пока прерывания запрещены, система не отслеживает изменения часов, не получает данных с клавиатуры, поэтому прерывания надо обязательно, при первой возможности, разрешать. Всегда лучше пересмотреть используемый алгоритм и, например, хранить локальные переменные в с^еке или применить специально разработанную команду CMPXCHG, которая позволяет одновременно провести сравнение и запись в глобальную переменную.

К сожалению, в MS DOS самый важный обработчик прерываний в системе обработчик INT 21h - не является повторно входимым. В отличие от прерыва ний BIOS, обработчики которых используют стек прерванной программы, обра ботчик системных функций DOS записывает в SS:SP адрес дна одного из трех внутренних стеков DOS. Если функция была прервана аппаратным прерывани ем, обработчик которого вызвал другую функцию DOS, она будет пользоваться тем же стеком, затирая все, что туда поместила прерванная функция!. Когда управление вернется в прерванную функцию, в стеке окажется мусор и произойдет ошибка. Лучший выход - вообще не использовать прерывания DOS из обработ чиков аппаратных прерываний, но если это действительно нужно, то принять не обходимые меры предосторожности. Если прерывание произошло в тот Момент, когда не выполнялось никаких системных функций DOS, ими можно безбоязнен но пользоваться. Чтобы определить, занята DOS или нет, надо сначала, до уста новки собственных обработчиков, выяснить адрес флага занятости DOS.

Перехват прерываний Функция DOS 34k. Определить адрес флага занятости DOS Вход: АН = 34h Выход: ES:BX = адрес однобайтного флага занятости DOS ES:BX - 1 = адрес однобайтного флага критической ошибки DOS Теперь обработчик прерывания может проверять состояние этих флагов и, если оба флага равны нулю, разрешается свободно пользоваться функциями DOS.

Если флаг критической ошибки не ноль, никакими функциями DOS пользо ваться нельзя. Если флаг занятости DOS не ноль, можно пользоваться только функциями Olh - ОСЬ, а чтобы воспользоваться какой-нибудь другой функцией, придется отложить действия до тех пор, пока DOS не освободится. Чтобы это выполнить, следует сохранить номер функции и параметры в каких-нибудь пере менных в памяти и установить обработчик прерывания 8h или ICh. Этот обра ботчик будет при каждом вызове проверять флаги занятости и, если DOS освобо дилась, вызовет функцию с номером и параметрами, оставленными в переменных в памяти. Кроме того, участок программы после проверки флага занятости - кри тический, и прерывания должны быть запрещены. Не все функции DOS возвра щаются быстро - функция чтения символа с клавиатуры может оставаться в та ком состоянии минуты, часы или даже дни, пока пользователь не вернется и не нажмет на какую-нибудь клавишу, и все это время флаг занятости DOS будет установлен в 1. В DOS предусмотрена и такая ситуация. Все функции ввода сим волов с ожиданием вызывают INT 28h в том же цикле, в котором они опрашива ют клавиатуру, так что, если установить обработчик прерывания 28h, из него мож но вызывать все функции DOS, кроме 01 - ОСЬ.

Пример вызова DOS из обработчика прерывания от внешнего устройства рас смотрен чуть ниже, в резидентных программах. А сейчас следует заметить, что функции BIOS, одну из которых мы вызывали в нашем примере timer.asm, также часто оказываются не повторно входимыми. В частности, этим отличаются обра ботчики программных прерываний 5, 8, 9, ОВЬ, ОСЬ, ODh, OEh, 10h, 13h, 14h, 16h, 17h. Поскольку BIOS не предоставляет какого-либо флага занятости, придется создать его самим:

int10_handler proc far inc cs:byte ptr int10_busy ;

Увеличить флаг занятости.

pushf ;

Передать управление старому ;

обработчику INT 10h, call cs:dword ptr old_int10 ;

эмулируя команду INT.

dec csibyte ptr int10_busy ;

Уменьшить флаг занятости.

iret int10_busy db int10_handler endp Теперь обработчики аппаратных прерываний могут пользоваться командой INT 10Ь, если флаг занятости intlO_busy равен нулю, и это не приведет к ошиб кам, если не найдется чужой обработчик прерывания, который тоже станет обра щаться к INT 10Ь и не будет ничего знать о нашем флаге занятости.

|.

"| Сложные приемы программирования 5.9. Резидентные программы Программы, остающиеся в памяти после того, как управление возвращается в DOS, называются резидентными. Превратить программу в резидентную просто достаточно вызвать специальную системную функцию DOS.

Функция DOS 31h: Оставить программу резидентной Вход: АН = 31h AL = код возврата DX = размер резидента в 16-байтных параграфах (больше 06h), считая от начала PSP Кроме того, существует и иногда используется предыдущая версия этой фун кции - прерывание 27h:

INT'27h: Оставить программу резидентной Вход: AH = 27h DX = адрес последнего байта программы (считая от начала PSP) + Эта функция не может оставлять резидентными программы размером больше 64 Кб, но многие программы, написанные на ассемблере, соответствуют этому усло вию. Так как резидентные программы уменьшают объем основной памяти, их все гда пишут на ассемблере и оптимизируют для достижения минимального размера.

Никогда не известно, по каким адресам в памяти оказываются загруженные в разное время резидентные программы, поэтому единственным несложным спо собом получения управления.является механизм программных и аппаратных пре рываний. Принято разделять резидентные программы на активные и пассивные, в зависимости от того, перехватывают ли они прерывания от внешних yetройств или получают управление, только если программа специально вызовет Команду INT с нужным номером прерывания и параметрами.

5.9.1. Пассивная резидентная программа В качестве первой резидентной программы рассмотрим именно пассивный резидент, который будет активизироваться при попытке программ вызывать INT 21h и запрещать удаление файлов с указанного диска.

;

tsr.asm ;

Пример пассивной резидентной программы.

;

Запрещает удаление файлов на диске, указанном в командной строке, всем ;

программам, использующим средства DOS.

.model tiny. code org 2Cn envseg dw ? ;

Сегментный адрес копии окружения DOS.

org 80h cmd_len db ? ;

Длина командной строки.

cmd_line db ? ;

Начало командной строки.

org 100h. ;

СОМ-программа.

Резидентные программы start:

old_int21h:

jmp short initialize Эта команда занимает 2 байта, так что dw 0 ;

вместе с ними получим old_int21h dd ?.

int21h_handler proc far Обработчик прерывания 21h.

pushf ' Сохранить флаги.

ah,41h Если вызвали функцию 41h (удалить cmp файл) fn41h je ax,7141h или 7141h (удалить файл с длинным именем), cmp начать наш обработчик.

fn41h, je short not_fn41h jmp Иначе - передать управление предыдущему обработчику.

fn41h:

ax push Сохранить модифицируемые push bx регистры.

bx.dx mov byte ptr ds:[bx+1], ' :' Если второй символ ASCIZ-строки, cmp переданной INT 21h, двоеточие - первый символ должен быть именем диска.

full_spec je ah,19h Иначе mov функция DOS 19h - определить текущий диск.

21h int al.'A' Преобразовать номер диска add к заглавной букве.

short compare Перейти к сравнению.

jmp full_spec:

al.byte ptr [bx] mov AL = имя диска из ASCIZ-строки.

Преобразовать к заглавной букве.

al,1101H11b and compare:

;

Если диски al.byte ptr cs:cmd_line[V cmp совпадают - запретить доступ.

access_denied je bx pop Иначе - восстановить ax регистры pop not_fn4~lh:

и флаги popf dword ptr cs:old_int21h и передать управление jmp предыдущему обработчику INT 21h.

access_denied:

Восстановить регистры.

bx pop ax pop popf bp push mov bp.sp Установить флаг переноса word ptr [bp+6], or (бит 0) в регистре флагов, который поместила команда INT в стек перед адресом возврата.

pop bp 9 Assembler для DOS Сложные приемы программирования ;

Возвратить код ошибки "доступ запрещен".

ax, mov ;

Вернуться в программу.

iret int21h_handler endp proc near initialize Проверить размер командной строки byte ptr cmd_len, cmp not_install (должно быть 3 - пробел, диск, двоеточие).

jne byte ptr cmd_line[2], ' : ' Проверить третий символ cmp командной строки (должно быть двоеточие).

not_install jne mov al.byte ptr cmd_line[1] Преобразовать второй and символ к заглавной букве.

al, 'A' Проверить, что это не cmp not_install меньше "А" и не больше jb al.'Z' cmp "2".

Если хоть одно из этих условий not install не выполняется - выдать информацию о программе и выйти.

Иначе - начать процедуру инициализации.

АН = 35h, AL = номер прерывания.

mov ax,3521h int Получить адрес обработчика INT 21h 21h и поместить его в old_int21n.

mov word ptr old_int21h, bx mov word ptr old_int21h+2,es АН = 25h, AL = номер прерывания.

mov ax,2521h dx,offset int21h_handler DS:DX - адрес нашего обработчика.

mov 21h • Установить обработчик INT 21 п.

int ah,49h mov АН = 49И.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 9 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.