Oprogramowanie podstawowe

trybu rzeczywistego

Cd.: Turbo Debugger, wybrane

urz

ą

dzenia, zimny start

Co dzi

ś

b

ę

dzie…

• Powtórzenie – program Hello0, kompilacja

i uruchamianie

•

Wybrane urz

ą

dzenia

:

– CMOS,
– zegar,
– generator d

ź

wi

ę

ku,

– ekran,
– klawiatura

• BIOS i DOS – jak startuje system

2

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2 nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5 start:

PUSH CS

6

POP DS.

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7 koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3 nazwa

ENDS

1

END start

3

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5 start:

PUSH CS

6

POP DS.

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7 koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END start

4

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5 start:

PUSH CS

6

POP DS.

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7 koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END start

5

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5

start:

PUSH CS

6

POP DS.

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7 koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END

start

6

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5

start:

PUSH CS

6

POP DS

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7 koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END start

7

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5

start:

PUSH CS

6

POP DS

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7

koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END start

8

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11

napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5

start:

PUSH CS

6

POP DS

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7

koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END start

9

Pierwszy program 16-bitowy „pod

DOS”

2

nazwa

SEGMENT

4

ASSUME CS:nazwa, DS:nazwa

11

napis

DB 0AH, 0DH, "Hej!", 0AH, 0DH, '$‘

5

start:

PUSH CS

6

POP DS

12

MOV DX,OFFSET napis

9

MOV AH,9

10

INT 21H

7

koniec:

MOV AH,4CH

8

INT 21H

3

nazwa

ENDS

1

END start

10

Kompilacja

• e:\Adam\>e:\tasm\bin\tasm /l /zi hello0
Turbo Assembler Version 4.1 Copyright (c)

1988, 1996 Borland International

Assembling file: hello0.ASM
Error messages: None
Warning messages: None
Passes: 1
Remaining memory: 397k

11

„Listing”

12

„Listing”

13

Ł

ą

czenie i wykonanie

• e:\>e:\tasm\bin\tlink /v hello0
Turbo Link Version 7.1.30.1. Copyright (c)

1987, 1996 Borland International

Warning: No stack

E:\>hello0

Hej!

E:\>

14

TD – program z „debug

information”

15

TD – program po załadowaniu

16

Po PUSH CS

17

Po POP DS

18

Po ładowaniu DX

19

Po ustawieniu AH

20

Po wypisaniu „Hej!” na konsoli

21

Ekran u

ż

ytkownika (AltF5)

22

Po ładowaniu AH

23

Koniec…

24

A tak wygl

ą

dał ekran AFD…

25

Wybrane urz

ą

dzenia - CMOS

• Na płycie głównej urz

ą

dzenia zewn

ę

trzne z

podtrzymaniem bateryjnym:

– pami

ęć

konfiguracyjna (CMOS)

– Zegar czasu rzeczywistego (licznik impulsów z

generatora)

• Dost

ę

p do komórki pami

ę

ci CMOS:

– O adresie ustawionym w porcie o adresie 70H
– Przez port o adresie 071H w przestrzeni I/O

• Np. odczyt komórki 8 CMOS do AL:

– MOV AL,8
– OUT 70H,AL

– JMP $+2

– IN AL,71H

26

Wybrane urz

ą

dzenia – CMOS

27

Wybrane urz

ą

dzenia - zegar

• Zegar czasu rzeczywistego generuje sygnał

przerwania IRQ0

• co 55ms, tzn. 18,2 razy na sekund

ę

• Je

ś

li IF=1, sterownik przerwa

ń

generuje przerwanie nr

8

• Podprogram obsługi przerwania

– aktualizuje czterobajtowy licznik w pami

ę

ci pod adresem

0:46CH (licznik zwi

ę

kszany o 1 co 55ms)

– zmniejsza o 1 warto

ść

jednobajtowego licznika pod

adresem 0:440H

– jak wszystkie podprogramy obsługi przerwa

ń

zewn

ę

trznych:

• MOV AL,20H ; kod EOI (End Of Interrupt)
• OUT 20H,AL ; port sterownika przerwa

ń

28

29

Wybrane urz

ą

dzenia – generator

d

ź

wi

ę

ku

• Blokowanie d

ź

wi

ę

ku (jak bramka A20, czy

reset) przez sterownik klawiatury – port 61H
w przestrzeni I/O

• Zera na bitach 0 i 1 – blokuj

ą

•

IN AL,61H

; odczytanie portu 61H...

AND AL,0FCH

; maskowanie speaker'a...

OUT 61H,AL

; zapisanie - wył

ą

czenie speaker'a

•

Jedynki na bitach 0 i 1 – zezwalaj

ą

na d

ź

wi

ę

k

IN AL,61H

; odczytanie portu 61H...

OR AL,3

; odblokowanie...

OUT 61H,AL

; i zapisanie - wł

ą

czenie

30

31

Wybrane urz

ą

dzenia – generator

d

ź

wi

ę

ku

• Wysoko

ś

ci

ą

d

ź

wi

ę

ku steruje rejestr dost

ę

pny

przez port 42H, po wpisaniu warto

ś

ci 0B6H

do portu 43H

•

MOV AL,0B6H ;

adres...

•

OUT 43H,AL

;

do rejestru 43H;

•

MOV AL,DL

;

wys. d

ź

wi

ę

ku - mniej znacz

ą

cy B

•

OUT 42H,AL

•

MOV AL,DH

;

wys. dzwieku - bardziej znaczacy

•

OUT 42H,AL

32

Wybrane urz

ą

dzenia - ekran

• W IBM PC pami

ęć

obrazu na karcie graficznej to tzw.

„wy

ś

wietlana pami

ęć

”: dwudost

ę

pne urz

ą

dzenie

pami

ę

taj

ą

ce.

• Zawarto

ść

pami

ę

ci obrazu jest cyklicznie odczytywana

ok. 20 razy na sekund

ę

przez układy wy

ś

wietlania, ta

zawarto

ść

steruje obrazem na ekranie.

• Pami

ęć

obrazu mo

ż

e by

ć

zapisywana przez procesor –

jest dost

ę

pna w przestrzeni adresowej pami

ę

ci

operacyjnej.

• Tryb graficzny: gdy jednostka informacji w pami

ę

ci

obrazu opisuje jeden punkt na ekranie (pixel)

• Tryb tekstowy (znakowy), gdy opisuje tzw. znak:

prostok

ą

tny obszar na ekranie. Znaki s

ą

grupowane w

wiersze i kolumny.

33

Tryby znakowe

•

W trybach znakowych pojedynczym elementem obrazu na ekranie
jest znak.

•

Znak jest obszarem prostok

ą

tnym, który mo

ż

e znajdowa

ć

si

ę

na

ekranie tylko w jednym ze

ś

ci

ś

le okre

ś

lonych poło

ż

e

ń

: cały obraz na

ekranie w trybie znakowym składa si

ę

z pewnej liczby wierszy i

kolumn znakowych.

•

Rozmiar pola znaku (w punktach) zale

ż

y od typu sterownika, za

ś

liczby kolumn i wierszy zale

żą

od wybranego trybu znakowego.

•

Ka

ż

dy znak w pami

ę

ci video kodowany jest w postaci dwóch bajtów:

pierwszy (o ni

ż

szym adresie) zawiera kod znaku (ASCII), za

ś

drugi

bajt (o adresie o 1 wi

ę

kszym) zawiera tzw. atrybut, okre

ś

laj

ą

cy

barw

ę

lub stopie

ń

szaro

ś

ci znaku (tzw. kolor pierwszoplanowy),

barw

ę

lub stopie

ń

szaro

ś

ci tła i wska

ź

nik migotania znaku.

Migotanie polega na okresowym przeł

ą

czaniu koloru znaku z koloru

pierwszoplanowego do koloru tła i odwrotnie. Bit steruj

ą

cy

migotaniem mo

ż

e by

ć

wykorzystywany jako bit steruj

ą

cy jasno

ś

ci

ą

koloru tła.

34

Tryby podstawowe

•

Tablica trybów pracy sterowników obrazu

•

Pami

ęć

•

Tryb_ __Rodzaj__ Rozdzielczo

ść

Sterowniki _____Kolory_______ obrazu

•

00h

Tekstowy

40 x 25

Oprócz MDA

16 stopni szaro

ś

ci

B8000

•

01h Tekstowy

40 x 25

Oprócz MDA

16 znak/8 tło

B8000

•

02h Tekstowy

80 x 25

Oprócz MDA

16 stopni szaro

ś

ci

B8000

•

03h Tekstowy

80 x 25

Oprócz MDA

16 znak/8 tło

B8000

•

04h Graficzny

320 x 200 Oprócz MDA

4

B8000

•

05h Graficzny

320 x 200 Oprócz MDA

4 stopnie szaro

ś

ci

B8000

•

06h Graficzny

640 x 200 Oprócz MDA

2

B8000

•

07h Tekstowy

80 x 25

MDA,EGA,HGC czer

ń

/biel

B0000

•

0Bh Zarezerwowany

(wewn

ę

trzny dla EGA)

•

0Ch Zarezerwowany

(wewn

ę

trzny dla EGA)

•

0Dh Graficzny

320 x 200 EGA

16

A0000

•

0Eh Graficzny

640 x 200 EGA

16

A0000

•

0Fh Graficzny

640 x 350 EGA czer

ń

/biel

A0000

•

10h Graficzny

640 x 350 EGA

16

A0000

35

Atrybut w trybach tekstowych

• CGA i EGA
• bit nr:

7

6 5

4

3 2

1

0

•

B

R G

B

I

R

G

B

•
•

Kolor

Kolor

•

tła pierwszego planu (znaku)

•
•

migotanie Intensywno

ść

koloru znaku

• R - składowa czerwona barwy (Red);
• G - składowa zielona barwy (Green);
• B - składowa niebieska barwy (Blue).

36

Kodowanie barw

•

bit znaki gdy sterownik

•
•

Warto

ść

I

R

G

B

Monochrom.

Kolor

•
•

0

0

0

0

0

Czarne

Czarne

•

1

0

0

0

1

Podkre

ś

lone Niebieskie

•

2

0

0

1

0

Zielone

•

3

0

0

1

1

Cyjan

•

4

0

1

0

0

Czerwone

•

5

0

1

0

1

Magenta

•

6

0

1

1

0

Br

ą

zowe

•

7

0

1

1

1

Białe

Białe

•
•

8

1

0

0

0

Szare

•

9

1

0

0

1

Jasne Podkr. Jasne Niebieskie

•

10

1

0

1

0

Jasne Zielone

•

11

1

0

1

1

Jasne Cyjan

•

12

1

1

0

0

Jasne Czerwone

•

13

1

1

0

1

Jasne Magenta

•

14

1

1

1

0

ś

ółte

•

15

1

1

1

1

Jasne Białe Jasne Białe

•

Cyjan - kolor niebieskozielony;

•

Magenta - fioletowy.

37

Pami

ęć

obrazu

• Obowi

ą

zuj

ą

nast

ę

puj

ą

ce reguły wyznaczania poło

ż

enia

bajtów opisuj

ą

cych znak w pami

ę

ci obrazu:

• AdK = 2*LK*Y + 2*X
• AdA = 2*LK*Y + 2*X + 1
• gdzie:
• AdK - adres kodu znaku wzgl

ę

dem pocz

ą

tku strony w

pami

ę

ci obrazu;

• AdA - adres atrybutu znaku wzgl

ę

dem pocz

ą

tku strony w

pami

ę

ci obrazu;

• LK - liczba kolumn w aktualnym trybie, LK {40,80};
• X - numer kolumny pozycji znaku na ekranie, X

{0..LK-1};

• Y - numer wiersza pozycji znaku na ekranie, Y {0..24}.

38

Przerwanie BIOSu 10H

AH=0

- ustawienie nowego trybu wy

ś

wietlania

dane:

AL - nowy tryb wy

ś

wietlania; wyniki: nie ma;

AH=1

- ustawienie rozmiaru kursora:

dane: CL (bity 4..0) - numer pierwszej (od góry) linii kursora w polu znaku;

CH (bity 4..0) - numer ostatniej (od góry) linii kursora w polu znaku;
wyniki: nie ma;

AH=2

- ustawienie poło

ż

enia kursora:

dane:

BH - numer strony;

DL - nr kolumny; DH - nr wiersza;

wyniki: nie ma;

AH=3

- odczytanie poło

ż

enia i rozmiaru kursora:

dane:

BH - numer strony;

wyniki

:DL - nr kolumny, w której znajduje si

ę

kursor;

DH - nr wiersza, w którym znajduje si

ę

kursor;

CL (bity 4..0) - numer pierwszej (licz

ą

c od góry) linii kursora w polu znaku;

CH (BITY 4..0) - numer ostatniej (licz

ą

c od góry) linii kursora w polu znaku;

39

Przerwanie BIOSu 10H cd.

AH=4 - ustawienie numeru (przeł

ą

czenie) strony wy

ś

wietlanej

dane: AL - nowy numer strony do wy

ś

wietlania; wyniki: nie ma;

AH=8 - odczytanie znaku i atrybutu z pozycji wskazywanej przez

kursor:
dane: BH - numer strony; wyniki: AL - kod znaku; AH - atrybut;

AH=9 - zapisanie znaku i atrybutu wielokrotnie na pozycji

wskazywanej przez kursor:
dane: BH - nr strony; AL - kod znaku; BL - atrybut; CX - liczba
powtórze

ń

znaku;

wyniki: nie ma;

AH=10 (0AH) - zapisanie znaku wielokrotnie na pozycji wskazywanej

przez kursor:
dane: BH - nr strony; AL - kod znaku; CX - liczba powtórze

ń

znaku;

wyniki: nie ma;

40

Przerwanie BIOSu 10H cd.

AH=12 (0CH) - zapisanie punktu na ekranie (w trybie graficznym;

funkcja niedozwolona dla sterownika Hercules
dane: AL - kolor punktu (piksela);
CX - pionowa pozycja punktu (numer wiersza punktów na ekranie);
DX - pozioma pozycja punktu (numer kolumny punktów na ekranie);
BH - numer strony wy

ś

wietlanej;

wyniki:

nie ma;

AH=13 (0DH) - odczytanie punktu z ekranu (w trybie graficznym;

funkcja niedozwolona dla sterownika Hercules):
dane: CX - pionowa pozycja punktu (numer wiersza punktów na
ekranie);
DX - pozioma pozycja punktu (numer kolumny punktów na ekranie);
BH - numer strony wy

ś

wietlanej;

wyniki: AL - kolor punktu (piksela);

41

Przerwanie BIOSu 10H cd.

AH=14 (0EH) - zapisanie znaku na ekranie na polucji

kursora i przesuni

ę

cie kursora (tzw. zapis w trybie TTY):

dane: AL - kod znaku do zapisania; BL - kolor tła (gdy
tryb graficzny); BH - numer strony;
wyniki: nie ma;

AH=15 (0FH) - pobranie aktualnego trybu video:

dane: nie ma;
wyniki:

AL - tryb video;

AH - liczba kolumn na stronie;
BH - numer strony wy

ś

wietlanej.

42

Funkcja 9 DOSu

AH=9 przy wywołaniu przerwania INT 33

(21H) - wyprowadzenie ła

ń

cucha znaków

ograniczonego znakiem $ (dolara):

dane:DS:DX - adres pocz

ą

tku ła

ń

cucha

znaków;

wyniki: nie ma;

ła

ń

cuch znaków powinien by

ć

zako

ń

czony

znakiem $ (dolara), który nie b

ę

dzie wysyłany na

ekran. Nie ma sposobu wy

ś

wietlenia znaku

dolara za pomoc

ą

tej funkcji.

43

Wybrane urz

ą

dzenia -

klawiatura

44

Przerwania klawiatury 1

• Przerwanie sprz

ę

towe 9: po kazdym

wci

ś

ni

ę

ciu, zwolnieniu i przekroczeniu

interwału przytrzymywania klawisza; porty
sterownika klawiatury od 60H poczynaj

ą

c

• BIOS odczytuje numer (kod skanowania)

klawisza, dokonuje konwersji na ASCII i
umieszcza te dwa bajty w buforze
pier

ś

cieniowym (FIFO) klawiatury

45

Przerwania klawiatury 2

•

Przerwanie usługowe BIOS nr 22 (16H), bez „echa”, funkcje:

•

AH=0 –

pobranie

znaku z bufora klawiatury: ASCII

AL, scan code

AH

•

AH=1 – sprawdzenie bufora (NIE „wyjmuje” znaku z bufora):

– Je

ś

li bufor jest pusty, to 1

ZF, je

ś

li nie, to 0

ZF i

odczyt

(bez

kasowania w buforze) jak przy funkcji 0

•

AH=2 – odczyt bajtu stanu klawiszy specjalnych „shift”

– 7 stan Insert (zwi

ą

zany z klawiszem Ins)

– 6 stan CapsLock
– 5 stan NumLock
– 4 stan ScrollLock
– 3 Alt
– 2 Ctrl
– 1 lewy klawisz Shift
– 0 prawy klawisz Shift

•

AH = 10H, 11H, 12H to odpowiedniki 0, 1 i 2 dla „nowych” klawiatur

46

Przerwania klawiatury 3

• Przerwanie 21H DOS, funkcja AH=10H

„wej

ś

cie buforowe z klawiatury”

– AH=10H

– DS:DX – adres pola buforowego

– Pierwszy znak pola (ds:dx) powinien zawiera

ć

długo

ść

pola

– Wynik: ds:[dx+1] – liczba znaków

wprowadzonych (do Enter lub ko

ń

ca bufora)

– Od ds:(dx+2) wprowadzone znaki

47

Jak startuje 80x86 (tak

ż

e Pantium,

czy np. pierwszy z rdzeni Core 2

Duo)

Przestrzenie adresowe dostrzegane przez
programist

ę

:

Pami

ę

ci: 1M + 64K – 16 = 0FFFF0H+0FFFFH = 10FFEFH

[B]

I/O: 64KB

Urz

ą

dze

ń

pami

ę

ci głównej – w zale

ż

no

ś

ci od zestawu, np.:

2GB

Pami

ę

ci karty graficznej – w zale

ż

no

ś

ci od typu, np. 1GB

Przestrzenie niedost

ę

pne bezpo

ś

rednio, np.:

Pami

ę

ci konfiguracyjnej (CMOS)

Dysków…

Niedostrzegalne dla programisty - ró

ż

nego rodzaju

bufory:

Caches procesora: I i II poziom

Bufory dysków

48

Pami

ęć

w real address mode

49

Jak startuje system? Zimny start

•

POST: (Power-On-Self Test), w którym:

•

inicjowanie wszystkich podzespołów płyty głównej i test poprawno

ś

ci ich pracy;

•

ustawienie wektorów przerwa

ń

BIOS'u, pozostałe wektory ustawiane na "puste"

podprogramy obsługi (IRET);

•

Ustalenie i zapami

ę

tanie konfiguracji;

•

doł

ą

czenie oprogramowania z kart rozszerze

ń

: obszar od 0A0000H sprawdzany co

256 B, czy nie zawiera 55AAH - je

ś

li tak, to CALL FAR PTR xxx:3 (gdzie xxx to

sprawdzany adres); tam program inicjuj

ą

cy:

–

inicjalizacja podzespołów karty,

–

sprawdzenie ich sprawno

ś

ci i

–

ustawienie odpowiednich wektorów przerwa

ń

;

•

próba odczytania z mechanizmu dyskowego A: pierwszego sektora ze

ś

cie

ż

ki

zerowej (boot record), zawieraj

ą

cego prosty program ładuj

ą

cy; w razie powodzenia

ładowania sterowanie jest przekazywane do tego programu;

•

w razie niepowodzenia próby odczytu z dysku A: dokonywana jest identyczna próba
odczytu i uruchomienia bootstrap’u z dysku C:

•

w razie niepowodzenia odczytu z C: próba uruchomienia interpretera j

ę

zyka BASIC;

•

w razie niepowodzenia wypisanie komunikatu (na monitorze) z

żą

daniem wło

ż

enia do

mechanizmu A: dyskietki systemowej a nast

ę

pnie oczekiwanie na spełnienie tego

żą

dania.

50

Start DOSu

• Ładowanie pierwszego sektora i CALL do

tego obszaru (MBR lub boot record).

• Poszukiwanie i ładowanie:

– IBMBIO.COM i IBMDOS.COM (IBM)

– IO.SYS i MSDOS.SYS (Microsoft)

• Dodatki według CONFIG.SYS

• Ładowanie COMMAND.COM

• Pierwszy batch: AUTOEXEC.BAT

51