Tryb Real Address Mode (lub

Virtual 8086-Mode)

Cd. Historia: BIOS, DOS,

programy, struktura programów

Co dzi

ś

b

ę

dzie…

• Powtórzenie wybranych rozkazów

przenosz

ą

cych sterowanie

• Struktura programu – zagnie

ż

d

ż

ane

podprogramy

• Wybrane przerwania BIOS i DOS

• Zimny start i ładowanie

• Struktura .EXE

2

Rozkazy, które trzeba zna

ć

– ADD, SUB, CMP

– NOT, AND, OR, XOR, TEST

– INC, DEC

– PUSH, POP

– IN, OUT

– JMP, CALL, RET

– Jxx, JCXZ, LOOP

– INT, IRET

3

Rozkazy przenosz

ą

ce

sterowanie

• Przeniesienie sterowania to zmiana

zawarto

ś

ci licznika rozkazów

– Sekwencyjne przeniesienie sterowania – gdy

działa automat zwi

ę

kszaj

ą

cy LR o długo

ść

rozkazu

– Niesekwencyjne: brutalne ładowanie LR

• Niesekwencyjne przeniesienia:

– Skoki efektywne

– Sekwencje przerwa

ń

– Sekwencje powrotu (to rodzaj skoków) IRET

4

Rodzaje skoków

• Skoki:

– Bezwarunkowe a warunkowe

– Bezpo

ś

rednie/po

ś

rednie

– Bezwzgl

ę

dne/wzgl

ę

dne

– Efektywne/nieefektywne (to cecha wykonania

skoku, a nie cecha rozkazu skoku)

• Tylko w trybie adresów rzeczywistych

skoki

• Wewn

ą

trzsegmentowe/mi

ę

dzysegmentowe

5

Skoki bezwarunkowe

• Zawsze efektywne

• JMP adres – far lub near

• JMP SHORT adres – wzgl

ę

dny, krótki

• CALL adres – far lub near

• RET – far lub near (decyduje dyrektywa

PROC lub zapis RETF)

• IRET

6

Rozkazy powoduj

ą

ce

przerwania

• Przerwania wewn

ę

trzne (supervisor call)

– INT n

– INT 3 (jednobajtowy)

– INTO (warunkowy)

• Przerwania „undefined opcode”

• Przerwania od „bł

ę

dów”, np. dzielenia

przez 0

7

Powtórka

• Odło

ż

y

ć

co

ś

na stos:

– sp

sp-2

– [ss:sp]

co

ś

• Zdj

ąć

ze stosu

co

ś

:

–

co

ś

[ss:sp]

– sp

sp+2

• „wykonanie” skoku:

– cs:ip

argument far

– Ip

argument near

8

Powtórka cd.

• PUSH

co

ś

– Odło

ż

y

ć

na stos

co

ś

• POP

co

ś

– Zdj

ąć

ze stosu

co

ś

• INT

N

–

śą

danie przerwania wewn

ę

trznego do

sterownika

• IRET

– Powrót z przerwania

9

Sekwencja przerwania

N

• Po zako

ń

czeniu rozkazu (CS:IP wskazuje

na kolejny rozkaz) pami

ę

tanie stanu

sterowania:

– Odło

ż

y

ć

na stos rejestr F (odpowiednik pushf)

– Odło

ż

y

ć

na stos rejestr CS (push cs)

– Odło

ż

y

ć

na stos rejestr IP (push ip)

• Wymuszenie nowego stanu sterowania:

– IP

[0:4*

N

]

– CS

[0:4*

N

+2]

10

Sekwencja powrotu IRET

• Odtworzenie stanu sterowania ze stosu

– IP

[ss:sp]

– SP

SP + 2

– CS

[ss:sp]

– SP

SP + 2

– F

[ss:sp]

– SP

SP + 2

11

Podprogramy

• W j

ę

zyku C:

– Int funkcja (int par1, int par2, int par3);

• W asemblerze:

– PUSH par3

– PUSH par2

– PUSH par1

– CALL funkcja

– ADD SP, 6 ; gdy podprogram w konwencji C)

12

Podprogram

• Pocz

ą

tek

– PUSH BP

– MOV BP, SP

– SUB SP, dlugosc_danych_lokalnych

• Wywoływanie parametrów i zmiennych

– MOV AX,[BP+4]

; parametr 1

– MOV DX, [BP-2] ; zmienna 1

• Konwencja: C a Pascal

– RET lub RET 6

13

Programy rezydentne a shelle

• SEGMENT

– Deklaracje danych podprogramu obsługi

• OBSLUGA

– podprogram obsługi przerwania

• INIT

– cz

ęść

inicjuj

ą

ca programu

• ENDS

• Po zainicjowaniu, w pami

ę

ci tylko

OBSLUGA

14

Jak przej

ąć

przerwanie

•

STARY

LABEL DWORD

•

CZOFFSET

DW ?

•

CZSEG

DW ?

----------------------------------------------------------------------------------------
•

; pobranie "przechwytywanego" wektora przerwania

•

MOV AL,NRWKT ; symbol NRWKT to numer wektora

•

MOV AH,35H

; numer funkcji: pobranie wektora nr AL do ES:BX

•

INT 21H

; przerwanie uslugowe DOS'u

•

; zapamietanie starej wartosci wektora

•

MOV CZOFFSET,BX

; czesc OFFSET

•

MOV CZSEG,ES

; czesc SEG

•

; teraz ustawienie nowej wartosci wektora - w DS jest juz to samo co w CS

•

MOV DX,OFFSET OBSLUGA

; czesc OFFSET adresu

podprogramu obslugi

•

MOV AL,NRWKT

; numer wektora

•

MOV AH,25H

; funkcja: ustawienie wektora nr AL z

DS:DX

•

INT 21H

; przerwanie uslugowe DOS'u

15

OBSLUGA (np. przerwanie

16H)

•

OBSLUGA

PROC FAR

•

TEST AH,0EFH

; sprawdzenie czy funkcja odczytu (0 lub 10H)

•

JZ OBSL1

•

JMP CS:STARY

; STARY to adres podwojnego slowa: skok

miedzysegentowy

;

•

OBSL1

LABEL NEAR

•

PUSHF

•

CALL CS:STARY

; symulacja sekwencji przerwania (jak po rozkazie INT):

•

; tu mog

ą

wyst

ą

pi

ć

ró

ż

ne działania modyfikuj

ą

ce dane wyj

ś

ciowe z przerwania

•

OK_JUZ

LABEL NEAR

•

; koniec dzialan modyfikujacych

•

IRET

•

; to koniec podprogramu obslugi (czesci rezydentnej programu)

•

OBSLUGA

ENDP

16

Zako

ń

cz i pozosta

ń

•

; obliczenie nowej długo

ś

ci programu w DX

•

MOV DX,OFFSET INIT

; adres poczatkowy fragmentu "do

odrzucenia"

•

ADD DX,100H

; zwiekszony o dlugosc PSP daje dlugosc

pozos-

•

; tajacego w pamieci fragmentu (w bajtach)

•

ADD DX,0FH

; teraz przygotowanie do zaokraglenia do

paragrafow

•

MOV CL,4

; ustawienie licznika przesuniec

•

SHR DX,CL

; wlasciwe zaokraglenie: dzielenie przez 16

(przesunie-

•

; cie logiczne o 4 pozycje w prawo

•

; zakonczenie z pozostaniem w pamieci

•

MOV AL,0

; kod powrotu, rowny 0

•

MOV AH,31H

; funkcja: koncz i pozostaw

•

; w pamieci DX nietykalnych paragrafow

•

INT 21H

; przerwanie uslugowe DOS'u

•

; i to juz koniec programu

17

Przerwania – przegl

ą

d

• Mikroprocesorowe

o numerach 0 i 1; do przerwa

ń

mikroprocesorowych zaliczy

ć

mo

ż

na te

ż

przerwania o

numerach 3 i 4. Przez przerwania mikroprocesorowe
rozumie si

ę

takie przerwania, których cechy szczególne

zale

żą

głównie od mikroprocesora.

• 0 – dzielenie przez 0

– MOV BX,0
– DIV BX

• 1 – single step (flaga TF)

• 2 – przerwanie niemaskowalne (NMI) [zewn

ę

trzne?]

• 3 – breakpoint (INT 3)
• 4 – przerwanie przy nadmiarze (INTO)

18

Przerwania

• Sprz

ę

towe

(zewn

ę

trzne) o numerach 2, 8, 9, 11-15

(0BH-0FH). Przerwania sprz

ę

towe wynikaj

ą

z organizacji

IBM PC i nie mo

ż

na ich zmieni

ć

. Przerwania te

obsługiwane s

ą

przez BIOS lub podprogramy zawarte na

kartach rozszerze

ń

.

• BIOS'u

o numerach 5, 16-28 (10H-1AH) i 72 (48H),

oprócz 24 (18H).

• Tzw.

adresowe BIOS'u

o numerach 27, 28 i 29 (1BH,

1DH i 1EH). W rzeczywisto

ś

ci s

ą

to adresy danych

(FAR) specjalnych BIOS'u - pewnych tablic
pomocniczych. Nie s

ą

to adresy podprogramów

obsługi.

19

Przerwania główne DOSu

• Główne DOS'u

o numerach 32, 33, 37-39 (20H,

21H, 25H-27H). Szczególnie wa

ż

ne s

ą

przerwania:

– 33 (21H): tzw. przerwanie osłonowe lub

usługowe - stanowi

żą

danie wykonania

przez DOS jednej z funkcji usługowych o
numerze zadanym w rejestrze AH;

– 32 (20H):

żą

danie normalnego zako

ń

czenia

pracy programu u

ż

ytkowego;

– 39 (27H):

żą

danie zako

ń

czenia pracy

programu u

ż

ytkowego z pozostaniem w

miejscu (z przesuni

ę

ciem pocz

ą

tku TPA wg

zawarto

ś

ci rejestru DX).

20

Przerwania (?) adresowe DOSu

•

Tzw.

adresowe DOS'u

o numerach 34, 35 i 36 (22H, 23H i 24H). Mo

ż

na

powiedzie

ć

,

ż

e o ile pozostałe przerwania programowe wywoływane s

ą

przez program u

ż

ytkownika, a obsługiwane przez oprogramowanie

systemowe (BIOS lub DOS), to dla omawianych przerwa

ń

rzecz si

ę

ma

dokładnie odwrotnie:

przerwania te wywoływana s

ą

przez DOS, a mog

ą

by

ć

obsługiwane przez program u

ż

ytkownika

, je

ś

li ustawi on odpowiednio

wektory przerwa

ń

. Przerwania s

ą

wywoływane:

– 35 (23H): po naci

ś

ni

ę

ciu kombinacji klawiszy Ctrl-Break (^C); je

ś

li

u

ż

ytkownik ustawi ten wektor, to zostanie on odtworzony po

zako

ń

czeniu pracy programu;

– 36 (24H): po wyst

ą

pieniu bł

ę

du krytycznego - tzn. takiego, po którym

normalne kontynuowanie programu nie jest mo

ż

liwe; je

ś

li u

ż

ytkownik

ustawi ten wektor, to zostanie on odtworzony po zako

ń

czeniu pracy

programu;

– 34 (22H): je

ś

li w programie wyst

ą

pi przerwanie 32 (20H - normalne

zako

ń

czenie programu), lub 39 (27H - zako

ń

czenie z pozostaniem w

miejscu) sterowanie zostanie przekazane pod adres
mi

ę

dzysegmentowy okre

ś

lony tym wektorem, lecz nie b

ę

dzie to wej

ś

cie

do procedury obsługi przerwania tylko normalny skok; omawiane
"przerwanie" adresowe wykorzystywane jest przez tzw. nakładki na
DOS (np. Norton Commander), tzn. programy powołuj

ą

ce do pracy inne

programy pod swoj

ą

kontrol

ą

; je

ś

li u

ż

ytkownik zmieni ten wektor, to

musi go odtworzy

ć

przed zako

ń

czeniem pracy programu.

21

Przerwania inne

• Zarezerwowane (na potrzeby wewn

ę

trzne

DOS'u) o numerach 40-95 (28H-5FH).

• U

ż

ytkownika (do dowolnego

wykorzystania w programach u

ż

ytkowych)

o numerach 96-103 (60H-67H).

• Niewykorzystywane o numerach 104-127

(68H-7FH) i 241-255 (0F1H-0FFH).

• Interpretera j

ę

zyka BASIC o numerach 24

i 128-240 (18H i 80H-0F0H).

22

Koniec

Dalej nast

ę

puj

ą

materiały pomocnicze:

ilustracje do rozmieszczenia programów w
pami

ę

ci…

23

Pami

ęć

w real address mode

24

25

Co jest w pami

ę

ci?

26

System i programy w pami

ę

ci

27

Moduł ładowalny .EXE (DOS)

EXE header
00 word "MZ" - Link file .EXE signature (Mark Zbikowski?)
02 word length of image mod 512

04 word size of file in 512 byte pages

06 word number of relocation items following header
08 word size of header in 16 byte paragraphs, used to locate the beginning of

the load module

0A word min # of paragraphs needed to run program
0C word max # of paragraphs the program would like
0E word offset in load module of stack segment (in paras)
10 word initial SP value to be loaded
12 word negative checksum of pgm used while by EXEC loads pgm
14 word program entry point, (initial IP value)
16 word offset in load module of the code segment (in paras)
18 word offset in .EXE file of first relocation item
1A word overlay number (0 for root program)
RELOCATION TABLE
IMAGE

28

Moduł ładowalny .EXE, cd.

•

- relocation table and the program load module follow the header

•

- relocation entries are 32 bit values representing the offset into the
load module needing patched

•

- once the relocatable item is found, the CS register is added to the
value found at the calculated offset

•
Registers at load time of the EXE file are as follows:
•

AX:

contains number of characters in command tail, or 0

•

BX:CX

32 bit value indicating the load module memory size

•

DX

zero

•

SS:SP

set to stack segment if defined else, SS=CS and SP=0

or top of memory.

•

DS

set to segment address of EXE header

•

ES

set to segment address of EXE header

•

CS:IP

far address of program entry point, (label on "END„

statement of program)

29

Moduł wykonywalny

• PSP – Program Segment Prefix
• Blok opisu otoczenia ENVIRONMENT

– por. komend

ę

SET

• Image a posta

ć

.COM

• Organizacja wielu programów w pami

ę

ci

• Bloki allokacji pami

ę

ci

• UMB – Upper Memory Blocks

30

Bloki allokacji pami

ę

ci

31

Bloki po załadowaniu TD BAL

32

Blok environment

33

PSP i program

34