Реферат: DOS-extender для компилятора Borland C
--PAGE_BREAK--Рис. 3. Формат элементов дескрипторной таблицы прерываний IDT.
Расположение определяется содержимым 5-байтового внутреннего регистра процессора IDTR. Формат регистра IDTR полностью аналогичен формату регистра GDTR, для его загрузки используется команда LIDT. Так же, как регистр GDTR содержит 24-битовый физический адрес таблицы GDT и её предел, так и регистр IDTR содержит 24-битовый физический адрес дескрипторной таблицы прерываний IDT и её предел.
Регистр IDTR программа загружает перед переходом в защищённый режим, в функции protected_mode() модуля TOSSYST.ASM при помощи вызова функции set_int_ctrlr(), описанной в файле TOSSYST.ASM.
Для обработки особых ситуаций — исключений — разработчики процессора i80286 зарезервировали 31 номер прерывания. Каждому исключению соответствует одна из функций exception_XX() из модуля EXCEPT.C. Собственно, описав реакцию программы на каждое исключение можно обрабатывать любые ошибки защищенного режима. В моем случае достаточно завершать программу при возникновении любого исключения с выдачей на экран номера возникшего исключения. Поэтому функции exception_XX() просто вызывают prg_abort(), описанной там же, и передают ей номер возникшего исключения. Функция prg_abort() переключает процессор в реальный режим, выводит сообщение с данными возникшего исключения и завершает работу программы.
Теперь разберемся с аппаратными прерываниями, которые нас не интересуют в данной программе, однако это не мешает им происходить. Для этого в модуле INTPROC.C описаны две функции заглушки iret0() и iret1(), которые собственно ничего не делают кроме того, что выдают на контроллеры команды конца прерывания. Функция iret0() относится к первому контроллеру (Master), а вторая – ко второму (Slave).
Неплохо было бы включить в программу поддержку программного прерывания 30h, чтобы можно было получать данные с клавиатуры. Это реализовано в модуле KEYBOARD.ASM, в функции Int_30h_Entry(). В IDT помещается вентиль программного прерывания, который вызывает данную функцию в момент прерывания 30h.
После запуска программа переходит в защищённый режим и размаскирует прерывания от таймера и клавиатуры. Далее она вызывает в цикле прерывание int 30h (ввод символа с клавиатуры), и выводит на экран скан-код нажатой клавиши и состояние переключающих клавиш (таких, как CapsLock, Ins, и т.д.). Если окажется нажатой клавиша ESC, программа выходит из цикла.
Обработчик аппаратного прерывания клавиатуры — процедура с именем Keyb_int из модуля KEYBOARD.ASM. После прихода прерывания она выдаёт короткий звуковой сигнал (функция beep() из модуля TOSSYST.ASM), считывает и анализирует скан-код клавиши, вызвавшей прерывание. Скан-коды классифицируются на обычные и расширенные (для 101-клавишной клавиатуры). В отличие от прерывания BIOS INT 16h, мы для простоты не стали реализовывать очередь, а ограничились записью полученного скан-кода в глобальную ячейку памяти key_code. Причём прерывания, возникающие при отпускании клавиш, игнорируются.
Запись скан-кода в ячейку key_code выполняет процедура Keyb_PutQ() из модуля KEYBOARD.ASM. После записи эта процедура устанавливает признак того, что была нажата клавиша — записывает значение 0FFh в глобальную переменную key_flag.
Программное прерывание int 30h опрашивает состояние key_flag. Если этот флаг оказывается установленным, он сбрасывается, вслед за чем обработчик int 30h записывает в регистр AX скан-код нажатой клавиши, в регистр BX — состояние переключающих клавиш на момент нажатия клавиши, код которой передан в регистре AX.
Ну и последнее, требующееся прерывание – это аппаратное прерывание таймера. Обработка этого прерывания реализована в функции Timer_int() модуля TIMER.C. Эта функция служит для переключения процессора между задачами. Более подробно я рассмотрю ее работу в следующей главе курсового проекта.
Структура элемента дескрипторной таблицы прерываний IDT описана в файле tos.inc:
STRUC idtr_struc
idt_len dw 0
idt_low dw 0
idt_hi db 0
rsrv db 0
ENDS idtr_struc
3.5 Реализация мультизадачности.
Я пошел в данном курсовом проекте самым простым способом – реализации мультизадачности через аппаратный таймер компьютера. Реализация более сложных алгоритмов явно тянет на дипломный проект.
Как известно, таймер вырабатывает прерывание IRQ0 примерно 18,2 раза в секунду. Можно использовать данный факт для переключения между задачами, выделяя каждой квант времени. Я не буду здесь реализовывать механизм приоритетов задач. Все выполняемые задачи имеют равный приоритет.
Для реализации разделения ресурсов компьютера между задачами и их взаимодействию друг с другом и средой исполнения (можно даже ее назвать операционной системой), я реализовал механизм семафоров.
В моем случае семафор представляет собой ячейку памяти, отражающая текущее состояние ресурса — свободен или занят.
Я иду еще на одно упрощение — не создаю здесь таблицы LDT для каждой задачи. Все-таки это не настоящая ОС, а ее так скажем, модель.
Настоящие многозадачные ОС квантуют время не на уровне программы, а на уровне задачи, так как каждая программа может иметь несколько параллельно выполняющихся потоков. Я не буду здесь организовывать механизм потоков. Это, я думаю, простительно, так как он не реализован полностью даже в Linux. Буду исходить из предпосылки, что одна программа равна одной задаче.
3.5.1 Контекст задачи.
Для хранения контекста неактивной в настоящей момент задачи процессор i80286 использует специальную область памяти, называемую сегментом состояния задачи TSS (Task State Segment). Формат TSS представлен на рис. 4.
<img width=«180» height=«445» src=«ref-1_365050628-4511.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">
Рис. 4. Формат сегмента состояния задачи TSS.
Сегмент TSS адресуется процессором при помощи 16-битного регистра TR (Task Register), содержащего селектор дескриптора TSS, находящегося в глобальной таблице дескрипторов GDT (рис. 5).
<img width=«484» height=«143» src=«ref-1_365055139-3530.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030">
Рис. 5. Дескриптор сегмента состояния задачи TSS.
Многозадачная операционная система для каждой задачи должна создавать свой TSS. Перед тем как переключиться на выполнение новой задачи, процессор сохраняет контекст старой задачи в её сегменте TSS.
Сегмент состояния задачи описан в файле tos.h:
typedef struct tss
{
word link; // поле обратной связи
word sp0; // указатель стека кольца 0
word ss0;
word sp1; // указатель стека кольца 1
word ss1;
word sp2; // указатель стека кольца 1
word ss2;
word ip; // регистры процессора
word flags;
word ax;
word cx;
word dx;
word bx;
word sp;
word bp;
word si;
word di;
word es;
word cs;
word ss;
word ds;
word ldtr;
} tss;
3.5.2 Переключение задач.
В качестве способа переключения между задачами выберем команду JMP. Неудобство в этом случае представляет то, что если, к примеру, задача 1 вызвала задачу 2, то вернуться к задаче 2 можно только вызвав снова команду JMP и передав ей TSS задачи 1.
Реализация альтернативного метода через команду CALL позволяет создавать механизм вложенных вызовов задач, но выглядит гораздо более трудоемким и требует организации вентилей вызова задач.
Функция переключения задач называется jump_to_task() и реализована в модуле TOSSYST.ASM:
PROC _jump_to_task NEAR
push bp
mov bp,sp
mov ax,[bp+4]; получаем селектор
; новой задачи
mov [new_select],ax; запоминаем его
jmp [DWORD new_task]; переключаемся на
; новую задачу
pop bp
ret
ENDP _jump_to_task
Переключение задач происходит в функции Timer_int() из модуля TIMER.C. Эта функция вызывается по прерыванию таймера. Выбор какая задача получит процессор в данный момент решает диспетчер задач, организованный как функция dispatcher(), описанная в модуле TIMER.C. Диспетчер работает по самому простому алгоритму – по кругу переключает процессор между задачами.
3.5.3 Разделение ресурсов.
Разделение ресурсов для задач организовано в файле SEMAPHOR.C. Сам семафор представляет собой целое 2-х байтное число (int). В принципе можно было обойтись и одним битом, но это требует несколько более сложного кода.
Так как операционная система у меня получается ну очень крошечная, я думаю будет достаточно предположить, что максимальное количество семафоров в системе будет равно 5. Поэтому в файле SEMAPHOR.C задан статический массив из 5 семафоров:
word semaphore[5];
Работа задач с семафорами организуется при помощи 3-х функций:
sem_clear() – процедура сброса семафора,
sem_set() – процедура установки семафора,
sem_wait() – процедура ожидания семафора.
3.5.4 Задачи.
Исполняющиеся задачи организованы как просто функции, в модуле TASKS.C.
Задача task1() выполняется единократно, после чего передает управление операционной системе.
Задачи task2() и flipflop_task() работают в бесконечных циклах, рисуя на экране двигающиеся линии, тем самым обозначая свою работу. Задача flipflop_task() работает с меньшим периодом и только тогда, когда установлен семафор 1.
Задача keyb_task() вводит символы с клавиатуры и отображает скан-коды нажатых клавиш, а также состояние переключающих клавиш на экране. Если нажимается клавиша ESC, задача устанавливает семафор номер 0. Работающая параллельно главная задача ожидает установку этого семафора. Как только семафор 0 окажется установлен, главная задача завершает свою работу и программа возвращает процессор в реальный режим, затем передаёт управление MS-DOS.
4. Полные исходные тексты программы.
4.1 Файл TOS.INC. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке ассемблера.
CMOS_PORT equ 70h
PORT_6845 equ 63h
COLOR_PORT equ 3d4h
MONO_PORT equ 3b4h
STATUS_PORT equ 64h
SHUT_DOWN equ 0feh
INT_MASK_PORT equ 21h
VIRTUAL_MODE equ 0001
A20_PORT equ 0d1h
A20_ON equ 0dfh
A20_OFF equ 0ddh
EOI equ 20h
MASTER8259A equ 20h
SLAVE8259A equ 0a0h
KBD_PORT_A equ 60h
KBD_PORT_B equ 61h
L_SHIFT equ 0000000000000001b
NL_SHIFT equ 1111111111111110b
R_SHIFT equ 0000000000000010b
NR_SHIFT equ 1111111111111101b
L_CTRL equ 0000000000000100b
NL_CTRL equ 1111111111111011b
R_CTRL equ 0000000000001000b
NR_CTRL equ 1111111111110111b
L_ALT equ 0000000000010000b
NL_ALT equ 1111111111101111b
R_ALT equ 0000000000100000b
NR_ALT equ 1111111111011111b
CAPS_LOCK equ 0000000001000000b
SCR_LOCK equ 0000000010000000b
NUM_LOCK equ 0000000100000000b
INSERT equ 0000001000000000b
STRUC idtr_struc
idt_len dw 0
idt_low dw 0
idt_hi db 0
rsrv db 0
ENDS idtr_struc
4.2 Файл TOS.H. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке Си.
#define word unsigned int
// Селекторы, определённые в GDT
#define CODE_SELECTOR 0x08 // сегменткода
#define DATA_SELECTOR 0x10 // сегментданных
#define TASK_1_SELECTOR 0x18 // задачаTASK_1
#define TASK_2_SELECTOR 0x20 // задачаTASK_2
#define MAIN_TASK_SELECTOR 0x28 // главнаязадача
#define VID_MEM_SELECTOR 0x30 // сегментвидеопамяти
#define IDT_SELECTOR 0x38 // талицаIDT
#define KEYBIN_TASK_SELECTOR 0x40 // задачавводасклавиатуры
#define KEYB_TASK_SELECTOR 0x48 // задачаобработки
// клавиатурногопрерывания
#define FLIP_TASK_SELECTOR 0x50 // задачаFLIP_TASK
// Байтдоступа
typedef struct
{
unsigned accessed: 1;
unsigned read_write: 1;
unsigned conf_exp: 1;
unsigned code: 1;
unsigned xsystem: 1;
unsigned dpl: 2;
unsigned present: 1;
}ACCESS;
// Структура дескриптора
typedef struct descriptor
{
word limit; // Предел (размер сегмента в байтах)
word base_lo; // Базовый адрес сегмента (младшее слово)
unsigned char base_hi; // Базовый адрес сегмента (старший байт)
unsigned char type_dpl; // Поле доступа дескриптора
unsigned reserved; // Зарезервированные16 бит
}descriptor;
// Структура вентиля вызова, задачи, прерывания,
// исключения
typedef struct gate
{
word offset;
word selector;
unsigned char count;
unsigned char type_dpl;
word reserved;
} gate;
// Структура сегмента состояния задачи TSS
typedef struct tss
{
word link; // поле обратной связи
word sp0; // указатель стека кольца 0
word ss0;
word sp1; // указатель стека кольца 1
word ss1;
word sp2; // указатель стека кольца 1
word ss2;
word ip; // регистры процессора
word flags;
word ax;
word cx;
word dx;
word bx;
word sp;
word bp;
word si;
word di;
word es;
word cs;
word ss;
word ds;
word ldtr;
}tss;
// Размеры сегментов и структур
#define TSS_SIZE (sizeof(tss))
#define DESCRIPTOR_SIZE (sizeof(descriptor))
#define GATE_SIZE (sizeof(gate))
#define IDT_SIZE (sizeof(idt))
// Физические адреса видеопамяти для цветного
// и монохромного видеоадаптеров
#define COLOR_VID_MEM 0xb8000L
#define MONO_VID_MEM 0xb0000L
// Видеоржеимы
#define MONO_MODE 0x07 // монохромный
#define BW_80_MODE 0x02 // монохромный, 80 символов
#define COLOR_80_MODE 0x03 // цветной, 80 символов
// Значения для поля доступа
#define TYPE_CODE_DESCR 0x18
#define TYPE_DATA_DESCR 0x10
#define TYPE_TSS_DESCR 0x01
#define TYPE_CALL_GATE 0x04
#define TYPE_TASK_GATE 0x85
#define TYPE_INTERRUPT_GATE 0x86
#define TYPE_TRAP_GATE 0x87
#define SEG_WRITABLE 0x02
#define SEG_READABLE 0x02
#define SEG_PRESENT_BIT 0x80
// Константы для обработки аппаратных
// прерываний
#define EOI 0x20
#define MASTER8259A 0x20
#define SLAVE8259A 0xa0
// Макро для формирования физического
// адреса из компонент сегменоного адреса
// исмещения
#define MK_LIN_ADDR(seg,off) (((unsigned long)(seg))<<4)+(word)(off)
// Тип указателя на функцию типа void без параметров
typedef void (func_ptr)(void);
4.3 Файл TOS.H. Основной файл программы.
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include «tos.h»
// --------------------------------
// Определения вызываемых функций
// --------------------------------
// Инициализация защищенного режима и вход в него
void Init_And_Protected_Mode_Entry(void);
void protected_mode(unsigned long gdt_ptr, unsigned int gdt_size,
word cseg, word dseg);
word load_task_register(word tss_selector);
void real_mode(void);
void jump_to_task(word tss_selector);
void load_idtr(unsigned long idt_ptr, word idt_size);
void Keyb_int(void);
void Timer_int(void);
void Int_30h_Entry(void);
extern word kb_getch(void);
void enable_interrupt(void);
void task1(void);
void task2(void);
void flipflop_task(void);
void keyb_task(void);
void init_tss(tss *t, word cs, word ds,
unsigned char *sp, func_ptr ip);
void init_gdt_descriptor(descriptor *descr, unsigned long base,
word limit, unsigned char type);
void exception_0(void); //{ prg_abort(0); }
void exception_1(void); //{ prg_abort(1); }
void exception_2(void); //{ prg_abort(2); }
void exception_3(void); //{ prg_abort(3); }
void exception_4(void); //{ prg_abort(4); }
void exception_5(void); //{ prg_abort(5); }
void exception_6(void); //{ prg_abort(6); }
void exception_7(void); //{ prg_abort(7); }
void exception_8(void); //{ prg_abort(8); }
void exception_9(void); //{ prg_abort(9); }
void exception_A(void); //{ prg_abort(0xA); }
void exception_B(void); //{ prg_abort(0xB); }
void exception_C(void); //{ prg_abort(0xC); }
void exception_D(void); //{ prg_abort(0xD); }
void exception_E(void); //{ prg_abort(0xE); }
void exception_F(void); //{ prg_abort(0xF); }
void exception_10(void); //{ prg_abort(0x10); }
void exception_11(void); //{ prg_abort(0x11); }
void exception_12(void); //{ prg_abort(0x12); }
void exception_13(void); //{ prg_abort(0x13); }
void exception_14(void); //{ prg_abort(0x14); }
void exception_15(void); //{ prg_abort(0x15); }
void exception_16(void); //{ prg_abort(0x16); }
void exception_17(void); //{ prg_abort(0x17); }
void exception_18(void); //{ prg_abort(0x18); }
void exception_19(void); //{ prg_abort(0x19); }
void exception_1A(void); //{ prg_abort(0x1A); }
void exception_1B(void); //{ prg_abort(0x1B); }
void exception_1C(void); //{ prg_abort(0x1C); }
void exception_1D(void); //{ prg_abort(0x1D); }
void exception_1E(void); //{ prg_abort(0x1E); }
void exception_1F(void); //{ prg_abort(0x1F); }
продолжение
--PAGE_BREAK--void iret0(void);
void iret1(void);
// --------------------------------------
// Глобальная таблица дескрипторов GDT
// --------------------------------------
descriptor gdt[11];
// --------------------------------------
// Дескрипторная таблица прерываний IDT
// --------------------------------------
gate idt[] =
{
// Обработчики исключений
{(word)&exception_0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 0
{ (word)&exception_1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1
{ (word)&exception_2, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 2
{ (word)&exception_3, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 3
{ (word)&exception_4, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 4
{ (word)&exception_5, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 5
{ (word)&exception_6, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 6
{ (word)&exception_7, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 7
{ (word)&exception_8, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 8
{ (word)&exception_9, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 9
{ (word)&exception_A, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // A
{ (word)&exception_B, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // B
{ (word)&exception_C, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // C
{ (word)&exception_D, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // D
{ (word)&exception_E, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // E
{ (word)&exception_F, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // F
{ (word)&exception_10, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 10
{ (word)&exception_11, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 11
{ (word)&exception_12, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 12
{ (word)&exception_13, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 13
{ (word)&exception_14, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 14
{ (word)&exception_15, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 15
{ (word)&exception_16, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 16
{ (word)&exception_17, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 17
{ (word)&exception_18, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 18
{ (word)&exception_19, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 19
{ (word)&exception_1A, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1A
{ (word)&exception_1B, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1B
{ (word)&exception_1C, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1C
{ (word)&exception_1D, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1D
{ (word)&exception_1E, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1E
{ (word)&exception_1F, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_TRAP_GATE, 0 }, // 1F
// Обработчик прерываний таймера
{(word)&Timer_int, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 20
// { (word)&Keyb_int, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 21
// Вентиль задачи, запускающейся по прерыванию от клавиатуры
{0, KEYB_TASK_SELECTOR, 0, TYPE_TASK_GATE, 0 }, // 21
// Заглушки для остальных аппаратных прерываний
{(word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 22
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 23
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 24
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 25
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 26
{ (word)&iret0, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 27
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 28
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 29
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2A
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2B
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2C
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2D
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2E
{ (word)&iret1, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 2F
// Обработчик для программного прерывания, которое
// используется для ввода с клавиатуры
{(word)&Int_30h_Entry, CODE_SELECTOR, 0, TYPE_INTERRUPT_GATE, 0 }, // 30
// Вентиль задачи FLIP_TASK
{0, FLIP_TASK_SELECTOR, 0, TYPE_TASK_GATE, 0 } // 31
};
// -------------------------------------------
// Сегменты TSS для различных задач
// -------------------------------------------
tss main_tss; // TSS главной задачи
tss task_1_tss; // TSS задачиTASK_1
tss task_2_tss; // TSS задачиTASK_2
tss keyb_task_tss; // TSS задачобслуживания
tss keyb_tss; // клавиатуры
tss flipflop_tss; // TSS задачиFLIP_TASK
// -------------------------------------------
// Стеки для задач
// -------------------------------------------
unsigned char task_1_stack[1024];
unsigned char task_2_stack[1024];
unsigned char keyb_task_stack[1024];
unsigned char keyb_stack[1024];
unsigned char flipflop_stack[1024];
word y=0; // номер текущей строки для вывода на экран
// -------------------------------------------
// Началопрограммы
// -------------------------------------------
extern int getcpu(void);
void main(void)
{
// Очищаемэкран
textcolor(BLACK);
textbackground(LIGHTGRAY);
clrscr();
// Входим в защищённый режим процессора
Init_And_Protected_Mode_Entry();
// Выводим сообщение
vi_hello_msg();
y=3;
vi_print(0, y++, " Установлен защищённый режим в главной задаче", 0x7f);
// Загружаем регистр TR селектором главной задачи
// т.е. задачи main()
load_task_register(MAIN_TASK_SELECTOR);
// Переключаемся на задачу TASK_1
jump_to_task(TASK_1_SELECTOR);
// После возврата в главную задачу выдаём сообщение
vi_print(0, y++ ," Вернулись в главную задачу", 0x7f);
// Запускаем планировщик задач
vi_print(0, y++ ," Запущен планировщик задач", 0x70);
enable_interrupt(); // разрешаем прерывание таймера
// Ожидаем установки семафора с номером 0. После того,
// как этот семафор окажется установлен, возвращаемся
// в реальный режим.
// Семафор 0 устанавливается задачей, обрабатывающей ввод с
// клавиатуры, которая работает независимо от
// главной задаче.
vi_print(18, 24," Для возврата в реальный режим нажмите ESC", 0x70);
sem_clear(0); // сброс семафора 0
sem_wait(0); // ожидание установки семафора 0
// Возврат в реальный режим, стирание экрана и
// передача управления MS-DOS
real_mode();
textcolor(WHITE);
textbackground(BLACK);
clrscr();
}
// -----------------------------------
// Функция инициализации сегмента TSS
// -----------------------------------
void init_tss(tss *t, word cs, word ds,
unsigned char *sp, func_ptr ip)
{
t->cs = cs; // селектор сегмента кода
t->ds = ds; // поля ds, es, ss устанавливаем
t->es = ds; // на сегмент данных
t->ss = ds;
t->ip = (word)ip; // указатель команд
t->sp = (word)sp; // смещение стека
t->bp = (word)sp;
}
// -------------------------------------------------
// Функция инициализации дескриптора в таблице GDT
// -------------------------------------------------
void init_gdt_descriptor(descriptor *descr,
unsigned long base,
word limit,
unsigned char type)
{
// Младшее слово базового адреса
descr->base_lo = (word)base;
// Старший байт базового адреса
descr->base_hi = (unsigned char)(base >> 16);
// Поле доступа дескриптора
descr->type_dpl = type;
// Предел
descr->limit = limit;
// Зарезервированное поле, должно быть
// сброшено в 0 всегда (для процессоров 286)
descr->reserved = 0;
}
// -----------------------------------------------
// Инициализация всех таблиц и вход
// в защищённый режим
// -----------------------------------------------
void Init_And_Protected_Mode_Entry(void)
{
union REGS r;
// Инициализируем таблицу GDT, элементы с 1 по 5
init_gdt_descriptor(&gdt[1], MK_LIN_ADDR(_CS, 0),
0xffffL, TYPE_CODE_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_READABLE);
init_gdt_descriptor(&gdt[2], MK_LIN_ADDR(_DS, 0),
0xffffL, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
init_gdt_descriptor(&gdt[3],
MK_LIN_ADDR(_DS, &task_1_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1, TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
init_gdt_descriptor(&gdt[4],
MK_LIN_ADDR(_DS, &task_2_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1, TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
init_gdt_descriptor(&gdt[5],
MK_LIN_ADDR(_DS, &main_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1, TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализируем TSS для задач TASK_1, TASK_2
init_tss(&task_1_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR, task_1_stack+
sizeof(task_1_stack), task1);
init_tss(&task_2_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR, task_2_stack+
sizeof(task_2_stack), task2);
// Инициализируем элемент 6 таблицы GDT -
// дескриптор для сегмента видеопамяти
// Определяем видеорежим
r.h.ah = 15;
int86(0x10, &r, &r);
// Инициализация для монохромного режима
if (r.h.al == MONO_MODE)
init_gdt_descriptor(&gdt[6], MONO_VID_MEM,
3999, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
// Инициализация для цветного режима
else if (r.h.al == BW_80_MODE || r.h.al == COLOR_80_MODE)
init_gdt_descriptor(&gdt[6], COLOR_VID_MEM,
3999, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
else
{
printf("\nИзвините, этот видеорежим недопустим.");
exit(-1);
}
// Инициализация элементов 7 и 8 таблицы GDT
init_gdt_descriptor(&gdt[7],
MK_LIN_ADDR(_DS, &idt),
(unsigned long)IDT_SIZE-1,
TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
init_gdt_descriptor(&gdt[8],
MK_LIN_ADDR(_DS, &keyb_task_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1,
TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализация TSS для задачи KEYB_TASK
init_tss(&keyb_task_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR,
keyb_task_stack + sizeof(keyb_task_stack), keyb_task);
// Инициализация элемента 9 таблицы GDT
init_gdt_descriptor(&gdt[9],
MK_LIN_ADDR(_DS, &keyb_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1,
TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализация TSS для задачи KEYB обработки ввода с клавиатуры
init_tss(&keyb_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR,
keyb_stack + sizeof(keyb_stack), Keyb_int);
// Инициализация элемента 10 таблицы GDT
init_gdt_descriptor(&gdt[10],
MK_LIN_ADDR(_DS, &flipflop_tss),
(unsigned long)TSS_SIZE-1,
TYPE_TSS_DESCR | SEG_PRESENT_BIT);
// Инициализация TSS для задачи FLIP_TASK
init_tss(&flipflop_tss, CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR,
flipflop_stack + sizeof(flipflop_stack), flipflop_task);
// Загрузка регистра IDTR
load_idtr(MK_LIN_ADDR(_DS, &idt), IDT_SIZE);
// Вход в защищённый режим
protected_mode(MK_LIN_ADDR(_DS, &gdt), sizeof(gdt),
CODE_SELECTOR, DATA_SELECTOR);
}
4.4 Файл TASKS.C. Содержит функции задач.
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mem.h>
#include «tos.h»
#include «screen.h»
word dispatcher(void);
// Номер текущей строки для вывода на экран
extern unsigned int y;
// ЗадачаTASK_1
void task1(void)
{
while(1)
{
vi_print(0,y++, " ЗапущеназадачаTASK_1, "
" возврат управления главной задаче", 0x70);
jump_to_task(MAIN_TASK_SELECTOR);
// После повторного запуска этой задачи
// снова входим в цикл.
}
}
// ЗадачаTASK_2
long delay_cnt1 = 0l;
word flipflop1 = 0;
void task2(void)
{
char Buf[B_SIZE + 1]; // Буфер вывода задачи 2
static TLabel Label1;
static TLabel Label2;
memset(Buf, ' ', B_SIZE);
Buf[B_SIZE] = 0;
Label1.Pos = 0;
Label1.Dir = 1;
Buf[Label1.Pos] = '/';
Label2.Pos = B_SIZE;
Label2.Dir = 0;
Buf[Label2.Pos] = '\\';
vi_print(30, 15, «Работает задача 2:», 0x7f);
while (1)
{
// Периодически выводим на экран движки,
// каждый раз переключая
// семафор номер 1. Этот семафор однозначно
// соответствует выведенной на экран строке.
asm sti
if (delay_cnt1 > 150000l)
{
asm cli
StepLabel(&Label1, &Label2, Buf);
if (flipflop1)
{
vi_print(5, 16, Buf, 0x1f);
sem_clear(1);
}
else
{
vi_print(5, 16, Buf, 0x1f);
sem_set(1);
}
flipflop1 ^= 1;
delay_cnt1 = 0l;
asm sti
}
delay_cnt1++;
}
}
word flipflop = 0;
long delay_cnt = 0l;
// Эта задача также периодически выводит на экран
// с меньшим периодом. Кроме того, эта задача
// работает только тогда, когда установлен
// семафорномер1.
void flipflop_task(void)
{
char Buf[B_SIZE + 1]; // Буфер вывода задачи 2
static TLabel Label1;
static TLabel Label2;
memset(Buf, ' ', B_SIZE);
Buf[B_SIZE] = 0;
Label1.Pos = 0;
Label1.Dir = 1;
Buf[Label1.Pos] = '/';
продолжение
--PAGE_BREAK-- Label2.Pos = B_SIZE;
Label2.Dir = 0;
Buf[Label2.Pos] = '\\';
vi_print(30, 12, «Работает задача 0:», 0x7f);
while(1)
{
asm sti
if (delay_cnt > 20000l )
{
sem_wait(1); // ожидаем установки семафора
asm cli
StepLabel(&Label1, &Label2, Buf);
vi_print(5, 13, Buf, 0x1f);
flipflop ^= 1;
delay_cnt = 0l;
asm sti
}
delay_cnt++;
}
}
word keyb_code;
extern word keyb_status;
// Эта задача вводит символы с клавиатуры
// и отображает скан-коды нажатых клавиш
// и состояние переключающих клавиш на экране.
// Если нажимается клавиша ESC, задача
// устанавливает семафор номер 0.
// Работающая параллельно главная задача
// ожидает установку этого семафора. Как только
// семафор 0 окажется установлен, главная задача
// завершает свою работу и программа возвращает
// процессор в реальный режим, затем передаёт
// управление MS-DOS.
void keyb_task(void)
{
vi_print(32, 20, " Key code:… ", 0x20);
vi_print(32, 21, " Key status:… ", 0x20);
while(1)
{
keyb_code = kb_getch();
vi_put_word(45, 20, keyb_code, 0x4f);
vi_put_word(45, 21, keyb_status, 0x4f);
if ((keyb_code & 0x00ff) == 1)
sem_set(0);
}
}
4.5 Файл SEMAPHOR.C. Содержит процедуры для работы с семафорами.
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include «tos.h»
// Массив из пяти семафоров
word semaphore[5];
// Процедура сброса семафора.
// Параметр sem — номер сбрасываемого семафора
void sem_clear(int sem)
{
asm cli
semaphore[sem] = 0;
asm sti
}
// Процедура установки семафора
// Параметр sem — номер устанавливаемого семафора
void sem_set(int sem)
{
asm cli
semaphore[sem] = 1;
asm sti
}
// Ожидание установки семафора
// Параметр sem — номер ожидаемого семафора
void sem_wait(int sem)
{
while (1)
{
asm cli
// проверяемсемафор
if (semaphore[sem])
break;
asm sti // ожидаем установки семафора
asm nop
asm nop
}
asm sti
}
4.6 Файл TIMER.C. Процедуры для работы с таймером и диспетчер задач.
Cодержит обработчик аппаратного прерывания таймера, который периодически выдаёт звуковой сигнал и инициирует работу диспетчера задач. Диспетчер задач циклически перебирает селекторы TSS задач, участвующих в процессе разделения времени, возвращая селектор той задачи, которая должна стать активной. В самом конце обработки аппаратного прерывания таймера происходит переключение именно на эту задачу.
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include «tos.h»
// -------------------------------------------
// Модуль обслуживания таймера
// -------------------------------------------
#define EOI 0x20
#define MASTER8259A 0x20
extern void beep(void);
extern void flipflop_task(void);
void Timer_int(void);
word dispatcher(void);
word timer_cnt;
// ------------------------------------------
// Обработчик аппаратного прерывания таймера
// ------------------------------------------
void Timer_int(void)
{
asm pop bp
// Периодически выдаём звуковой сигнал
timer_cnt += 1;
if ((timer_cnt & 0xf) == 0xf)
{
beep();
}
// Выдаём в контроллер команду конца
// прерывания
asm mov al,EOI
asm out MASTER8259A,al
// Переключаемся на следующую задачу,
// селектор TSS которой получаем от
// диспетчера задач dispatcher()
jump_to_task(dispatcher());
asm iret
}
// --------------------------------------
// Диспетчерзадач
// --------------------------------------
// Массив селекторов, указывающих на TSS
// задач, участвующих в параллельной работе,
// т.е. диспетчеризуемых задач
word task_list[] =
{
MAIN_TASK_SELECTOR,
FLIP_TASK_SELECTOR,
KEYBIN_TASK_SELECTOR,
TASK_2_SELECTOR
};
word current_task = 0; // текущаязадача
word max_task = 3; // количество задач — 1
// Используем простейший алгоритм диспетчеризации -
// выполняем последовательное переключение на все
// задачи, селекторы TSS которых находятся
// в массиве task_list[].
word dispatcher(void)
{
if (current_task < max_task)
current_task++;
else
current_task = 0;
return(task_list[current_task]);
}
4.7 Файл EXCEPT.C. Обработка исключений.
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include «tos.h»
void prg_abort(int err);
// Номер текущей строки для вывода на экран
extern unsigned int y;
// Обработчикиисключений
void exception_0(void) { prg_abort(0); }
void exception_1(void) { prg_abort(1); }
void exception_2(void) { prg_abort(2); }
void exception_3(void) { prg_abort(3); }
void exception_4(void) { prg_abort(4); }
void exception_5(void) { prg_abort(5); }
void exception_6(void) { prg_abort(6); }
void exception_7(void) { prg_abort(7); }
void exception_8(void) { prg_abort(8); }
void exception_9(void) { prg_abort(9); }
void exception_A(void) { prg_abort(0xA); }
void exception_B(void) { prg_abort(0xB); }
void exception_C(void) { prg_abort(0xC); }
void exception_D(void) { prg_abort(0xD); }
void exception_E(void) { prg_abort(0xE); }
void exception_F(void) { prg_abort(0xF); }
void exception_10(void) { prg_abort(0x10); }
void exception_11(void) { prg_abort(0x11); }
void exception_12(void) { prg_abort(0x12); }
void exception_13(void) { prg_abort(0x13); }
void exception_14(void) { prg_abort(0x14); }
void exception_15(void) { prg_abort(0x15); }
void exception_16(void) { prg_abort(0x16); }
void exception_17(void) { prg_abort(0x17); }
void exception_18(void) { prg_abort(0x18); }
void exception_19(void) { prg_abort(0x19); }
void exception_1A(void) { prg_abort(0x1A); }
void exception_1B(void) { prg_abort(0x1B); }
void exception_1C(void) { prg_abort(0x1C); }
void exception_1D(void) { prg_abort(0x1D); }
void exception_1E(void) { prg_abort(0x1E); }
void exception_1F(void) { prg_abort(0x1F); }
// ------------------------------
// Аварийный выход из программы
// ------------------------------
void prg_abort(int err)
{
vi_print(1, y++,«ERROR!!! ---> Произошло исключение», 0xc);
real_mode(); // Возвращаемся в реальный режим
// В реальном режиме выводим сообщение об исключении
gotoxy(1, ++y);
cprintf(" Исключение %X, нажмите любую клавишу", err);
getch();
textcolor(WHITE);
textbackground(BLACK);
clrscr();
exit(0);
}
4.8 Файл INTPROC.C. Заглушки для аппаратных прерываний.
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include «tos.h»
// Заглушки для необрабатываемых
// аппаратных прерываний.
void iret0(void)
{ // первый контроллер прерываний
asm {
push ax
mov al,EOI
out MASTER8259A,al
pop ax
pop bp
iret
}
}
// -----------------------------------------------------------
// второй контроллер прерываний
void iret1(void)
{
asm {
push ax
mov al,EOI
out MASTER8259A,al
out SLAVE8259A,al
pop ax
pop bp
iret
}
}
4.9 Файл KEYB.C. Ввод символа с клавиатуры.
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include «tos.h»
extern word key_code;
// Функция, ожидающая нажатия любой
// клавиши и возвращающая её скан-код
unsigned int kb_getch(void)
{
asm int 30h
return (key_code);
}
4.10 Файл KEYBOARD.ASM. Процедуры для работы с клавиатурой.
IDEAL
MODEL SMALL
RADIX 16
P286
include «tos.inc»
; ------------------------------------------
; Модуль обслуживания клавиатуры
; ------------------------------------------
PUBLIC _Keyb_int, _Int_30h_Entry, _key_code, _keyb_status
EXTRN _beep:PROC
DATASEG
_key_flag db 0
_key_code dw 0
ext_scan db 0
_keyb_status dw 0
CODESEG
PROC _Keyb_int NEAR
cli
call _beep
push ax
mov al, [ext_scan]
cmp al, 0
jz normal_scan1
cmp al, 0e1h
jz pause_key
in al, 60h
cmp al, 2ah
jz intkeyb_exit_1
cmp al, 0aah
jz intkeyb_exit_1
mov ah, [ext_scan]
call Keyb_PutQ
mov al, 0
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
pause_key:
in al, 60h
cmp al, 0c5h
jz pause_key1
cmp al, 45h
jz pause_key1
jmp intkeyb_exit
pause_key1:
mov ah, [ext_scan]
call Keyb_PutQ
mov al, 0
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
normal_scan1:
in al, 60h
cmp al, 0feh
jz intkeyb_exit
cmp al, 0e1h
jz ext_key
cmp al, 0e0h
jnz normal_scan
ext_key:
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
intkeyb_exit_1:
mov al, 0
mov [ext_scan], al
jmp intkeyb_exit
normal_scan:
mov ah, 0
call Keyb_PutQ
intkeyb_exit:
in al, 61h
mov ah, al
or al, 80h
out 61h, al
xchg ah, al
out 61h, al
mov al,EOI
out MASTER8259A,al
pop ax
sti
iret
jmp _Keyb_int
ENDP _Keyb_int
PROC Keyb_PutQ NEAR
push ax
cmp ax, 002ah; L_SHIFT down
jnz @@kb1
mov ax, [_keyb_status]
or ax, L_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb1:
cmp ax, 00aah; L_SHIFT up
jnz @@kb2
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NL_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb2:
cmp ax, 0036h; R_SHIFT down
jnz @@kb3
mov ax, [_keyb_status]
or ax, R_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb3:
cmp ax, 00b6h; R_SHIFT up
jnz @@kb4
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NR_SHIFT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb4:
cmp ax, 001dh; L_CTRL down
jnz @@kb5
mov ax, [_keyb_status]
or ax, L_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb5:
cmp ax, 009dh; L_CTRL up
jnz @@kb6
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NL_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb6:
cmp ax, 0e01dh; R_CTRL down
jnz @@kb7
mov ax, [_keyb_status]
or ax, R_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb7:
cmp ax, 0e09dh; R_CTRL up
jnz @@kb8
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NR_CTRL
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb8:
cmp ax, 0038h; L_ALT down
jnz @@kb9
mov ax, [_keyb_status]
or ax, L_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb9:
cmp ax, 00b8h; L_ALT up
jnz @@kb10
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NL_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb10:
cmp ax, 0e038h; R_ALT down
jnz @@kb11
mov ax, [_keyb_status]
or ax, R_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb11:
cmp ax, 0e0b8h; R_ALT up
jnz @@kb12
mov ax, [_keyb_status]
and ax, NR_ALT
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb12:
cmp ax, 003ah; CAPS_LOCK up
jnz @@kb13
mov ax, [_keyb_status]
xor ax, CAPS_LOCK
mov [_keyb_status], ax
jmp keyb_putq_exit
@@kb13:
cmp ax, 00bah; CAPS_LOCK down
jnz @@kb14
jmp keyb_putq_exit
@@kb14:
cmp ax, 0046h; SCR_LOCK up
продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по информатике