Курсовой проект по дисциплине «Системы программирования и операционные системы»
Скачать 419.36 Kb.
|
2.5. Обработчики прерыванийКогда в реальном режиме выполняется команда INT, управление передается по адресу, который считывается из специального массива, таблицы векторов прерываний, начинающегося в памяти по адресу 0000h:0000h. Каждый элемент такого массива представляет собой дальний адрес обработчика прерывания в формате сегмент:смещение 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 команду iret, которая в реальном режиме полностью им аналогична. После того как обработчик написан, следующий шаг - привязка его к выбранному номеру прерывания. Это можно сделать, прямо записав его адрес в таблицу векторов прерываний. 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 системные функции: 25h и 35h - установить и считать адрес обработчика прерывания, которые и рекомендуются к использованию в обычных условиях. Обычно обработчики прерываний применяют с целью обработки прерывания от внешних устройств или с целью обслуживания запросов других программ. 2.6. Прерывания от внешних устройствПрерывания от внешних устройств или аппаратные прерывания, - это то, что понимается под термином «прерывание». Внешние устройства (клавиатура, дисковод, таймер, звуковая карта и т. д.) подают сигнал, по которому процессор прерывает 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.
Самые полезные для программ аппаратные прерывания — прерывания системного таймера и клавиатуры. Так как стандартные обработчики этих прерываний выполняют множество функций, от которых зависит работа системы, их нельзя заменять полностью. прерванной программе. Этот способ применяют, если нужно, чтобы сначала отработал новый обработчик, а потом он передал управление старому Резидентные программы, перехватывающие аппаратные прерывания, обладают свойством выполнятся одновременно с какой-либо другой программой. 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 клавиатуры и помещают их в буфер, получают и передают данные через последовательные и параллельные порты и даже обеспечивают многозадачность, переключая процессор между разными задачами по прерыванию системного таймера. Разумеется, обработка прерываний не должна занимать много времени: если прерывание происходит достаточно часто (например, прерывание последовательного порта может происходить 28 800 раз в секунду), его обработчик обязательно должен выполняться за более короткое время. Если, например, обработчик прерывания 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 прерывание, система остановится совсем. Именно поэтому обработчики прерываний принято писать исключительно на ассемблере. 2.7. Резидентный обработчик прерываний от клавиатуры с подключением до системного обработчика Практически любая программа, в которой предусмотрено управление ходом ее выполнения с помощью команд, подаваемых с клавиатуры, имеет в своем составе обработчик прерываний от клавиатуры. В зависимости от стоящих перед ним задач, обработчик может подключаться до системного, выполняя обработку скэн-кодов нажимаемых клавиш, или после системною, работая в этом случае с кодами ASCII. возникающими на выходе системного обработчика. Нередки случаи, когда прикладной обработчик выполняет часть своих функций до системного, а часть - после. Настоящая и несколько последующих статей посвящены этому важному для прикладного программиста вопросу. Для того чтобы написать, обработчик прерываний от клавиатуры, необходимо хорошо представлять, каким образом вводятся, куда попадают и как обрабатываются символы, вводимые с клавиатуры. Процесс взаимодействия системы с клавиатурой показан на рис. 2.3.    IRQ INT Адрес системного     Аппаратное Контроллер Микро- обработчика int09h прерывание прерываний Вектор09 процессор из вектора 09 на IRQ1IRQ7 Запуск систем Нажатие или обработчика int09h отпускание Байт флагов любой клавиши Системный клавиатуры   Контроллер Порт 60h обработчик [40h:17h]  клавиатуры Скэн-код int09h | 7 | 6| 5| 4| 3| 2| 1| 0|        Клавиатура Ins Скэн-код Код Caps Lock Кольцевой буфер ASCII Num Lock  40h:1Eh ввода Scroll Lock   40h:1Ah Alt  Адрес головного Скэн ASCII Ctrl символа Скэн ASCII Shift левый  Скэн ASCII Shift правый  Программа Скэн ASCIIпользователя Адрес хвостового  символа Запрос на ввод 40h:3Chс клавиатуры Ввод самого “старого” символа Рис. 2.3. Процесс взаимодействия системы с клавиатурой. Работой клавиатуры управляет специальная электронная схема - контроллер клавиатуры. В его функции входит распознавание нажатой клавиши и помещение закрепленного за ней кода в свой выходной регистр (порт) с номером 60h. Код клавиши, поступающий в порт, называется скэн-кодом и является, по существу, порядковым номером кла- виши. При этом каждой клавише присвоены два скэн-кода, отличающиеся друг от друга на 80h. Один скэн-код (меньший, код нажатия) засылается контроллером в порт 60h при нажатии клавиши, другой (больший, код отпускания) - при ее отпускании. Скэн-код однозначно указывает на нажатую клавишу, однако, по нему нельзя определить, работает ли пользователь на нижнем или верхнем регистре. С другой стороны, скэн-коды присвоены всем клавишам клавиатуры, в том числе управляющим клавишам Как нажатие, так и отпускание любой клавиши вызывает сигнал аппаратного прерывания, заставляющий процессор прервать выполняемую программу и перейти на программу системного обработчика прерываний от клавиатуры, входящего в систему BIOS. Поскольку обработчик вызывается через вектор 09h, его иногда называют программой int09h. Программа int09h, помимо порта 60h, работает еще с двумя областями оперативной памяти: кольцевым буфером ввода, располагаемым по адресам от 40h:lEh до 40h:3Dh, куда в конце концов помещаются коды ASCII нажатых клавиш, и битом флагов клавиатуры, находящимся по адресу 40h:17h, где фиксируется состояние управляющих клавиш ( Программа int09h, получив управление в результате прерывания от клавиатуры, считывает из порта 60h скэн-код и анализирует его значение. Если скэн-код принадлежит одной из управляющих клавиш, и, к тому же, представляет собой код нажатия, в байте флагов клавиатуры устанавливается бит (флаг), соответствующий нажатой клавише. Например, при нажатии правой клавиши Компьютеры PC/AT имеют второй байт флагов клавиатуры, находящийся по адресу 40h:18h, и отражающий состояние управляющих клавиш на расширенной (101-клавишной) клавиатуре. При нажатии обычной, не управляющей клавиши, программа int09h считывает из порта 60h ее скэн-код нажатия и по таблице трансляции скэн-кодов в коды ASCII формирует двухбайтовый код, старший байт которого содержит скэн-код, а младший код ASCII. При этом если скэн-код характеризует клавишу, то код ASCII определяет закрепленный за ней символ. Поскольку за каждой клавишей закреплено, как правило, не менее двух символов ("а" и "А", "1" и "!", "2" и "@" и т.д.), то каждому скэн-коду соответствуют, как минимум, два кода ASCII. В процессе трансляции программа int09h анализирует состояние флагов, так что если нажата, например, клавиша Q (скэн-код 10h, код ASCII буквы Q - 51h, а буквы q - 7lh), то формируется двухбайтовый код 1071h, но если клавиша Q нажата при нажатой клавише Полученный в результате трансляции двухбайтовый код засылается программой int09h в кольцевой буфер ввода, который служит для синхронизации процессов ввода данных с клавиатуры и приема их выполняемой компьютером программой. Объем буфера составляет 16 слов, при этом коды символов извлекаются из него в том же порядке, в каком они в него поступали. За состоянием буфера следят два указателя. В хвостовом указателе (слово по адресу 40:lCh) хранится адрес первой свободной ячейки, в головном указателе (40: 1Ah) - адрес самого старого кода, принятого с клавиатуры и еще не востребованного программой. Оба адреса представляют собой смещения относительно начала области данных BIOS, т.е. числа от 1Eh до 3Ch. В начале работы, когда буфер пуст, оба указателя - и хвостовой, и головной, указывают на первую ячейку буфера. Программа int09h, сформировав двухбайтовый код, помещает его в буфер по адресу, находящемуся в хвостовом указателе, после чего этот адрес увеличивается на 2, указывая опять на первую свободную ячейку. Каждое последующее нажатие на какую-либо клавишу добавляет в буфер очередной двухбайтовый код и смещает хвостовой указатель. Выполняемая программа, желая получить код нажатой клавиши, должна обратиться для этого к каким-либо системным средствам - функциям ввода с клавиатуры DOS (прерывание 21h) или BIOS (прерывание 16h). Системные программы с помощью драйвера клавиатуры (точнее говоря, объединенного драйвера клавиатуры и экрана, так называемого драйвера консоли с именем CON) считывают из кольцевого буфера содержимое ячейки, адрес которой находится в головном указателе, и увеличивает этот адрес на 2. Таким образом, программный запрос на ввод с клавиатуры фактически выполняет прием кода не с клавиатуры, а из кольцевого буфера. Хвостовой указатель, перемещаясь по буферу в процессе занесения в него кодов, доходит, наконец, до конца буфера (адрес 40h:3Ch). В этом случае при поступлении очередного кода адрес в указателе не увеличивается, а, наоборот, уменьшается на длину буфера. Тем самым указатель возвращается в начало буфера, затем продолжает перемещаться по буферу до его конца, опять возвращается в начало и так далее по кольцу. Аналогичные манипуляции выполняются и с головным указателем. Равенство адресов в обоих указателях свидетельствует о том, что буфер пуст. Если при этом программа поставила запрос на ввод символа с клавиатуры, то драйвер консоли будет ждать поступления кода в буфер, после чего этот код будет передан в программу. Если же хвостовой указатель, перемещаясь по буферу в процессе его заполнения, подошел к головному указателю "с обратной стороны" (это произойдет, если оператор нажимает на клавиши, а выполняемая в настоящий момент программа не обращается к клавиатуре), прием новых кодов блокируется, а нажатие на клавиши возбуждает предупреждающие звуковые сигналы. Если компьютер не выполняет никакой программы, то активной является программа командного процессора COMMAND.COM. Активность COMMAND.COM заключается в том, что он, поставив запрос к DOS на ввод с клавиатуры (с помощью функции 0Ah прерывания 21h) ожидает ввода с клавиатуры очередной команды пользователя. Как только в кольцевом буфере ввода появляется код символа, функция 0Ah переносит его во внутренний буфер DOS, очищая при этом кольцевой буфер ввода, а также выводит символ на экран. При получении кода клавиши Если компьютер выполняет какую-либо программу, ведущую диалог с оператором, то, как ухе отмечалось, ввод данных с клавиатуры (а точнее из кольцевого буфера ввода) и вывод их на экран с целью эхо контроля организует эта программа, обращаясь непосредственно к драйверу BIOS (int 16h) или к соответствующей функции DOS (int 21h). Может случиться, однако, что выполняемой программе не требуется ввод с клавиатуры, а оператор нажал какие-то клавиши. В этом случае вводимые символы накапливаются (с помощью программы int09h) в кольцевом буфере ввода и, естественно, не отображаются на экране. Так можно ввести до 15 символов. Когда программа завершится, управление будет передано COMMAND. СОМ, который сразу же обнаружит наличие символов в кольцевом буфере, извлечет их оттуда и отобразит на экране. Такой ввод с клавиатуры называют вводом с упреждением. До сих пор речь шла о символах и кодах ASCII, которым соответствуют определенные клавиши терминала и которые можно отобразить на экране. Это буквы (прописные и строчные), цифры, знаки препинания и специальные знаки, используемые в программах и командных строках, например, |, $, * и др. Однако имеется ряд клавиш, которым не назначены отображаемые на экране символы. Это, например, функциональные клавиши , , <Стрелка вправо>, <Стрелка вниз> и др. При нажатии этих клавиш в кольцевой буфер ввода засылается расширенный код ASCII, в котором младший байт равен нулю, а старший является скэн-кодом нажатой клавиши. Расширенный коды ASCII поступают в буфер ввода и в случае нажатия комбинаций управляющих и функциональных клавиш, например, Итак, прерывание, возникающее при нажатии или отпускании любой клавиши, обрабатывается по относительно сложному алгоритму с системным обработчиком, содержащимся в BIOS. Рассмотрим примеры вмешательства в этот процесс. Ниже приведен пример прикладной программы, выполняющей некоторую обработку поступающих с клавиатуры данных еще до активизации системного обработчика. 3. Описание программы |
Похожие:
 | Конспект лекций по дисциплине: «Операционные системы и среды» «Системы баз данных», «Инструментальные средства разработки аппаратно-программных систем», «Микропроцессоры и микропроцессорные системы»,... | | Рабочая учебная программа по дисциплине «Операционные системы» разработана... Операционные системы [Текст]: рабочая учебная программа. Тюмень: гаоу впо то «тгамэуп». 2013. 17 с |
| Паспорт программы учебной дисциплины «Операционные системы» Область применения Рабочая программа учебной дисциплины «Операционные системы» является частью рабочей основной профессиональной образовательной программы... |  | Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –20, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 |
| Пояснительная записка к курсовой работе по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –22, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 | | Самостоятельная работа приобщает студентов к творчеству, поиску и... Автор разработки: Торгашин Геннадий Владимирович, гобу спо во «Борисоглебский индустриальный техникум», преподаватель дисциплины... |
| Конспект по курсу лекций Операционные системы Граур Светлана группа... Основные блоки: 1)введение (историческое развитие вычислительных систем (ВС), определяемое появлением и развитием программного обеспечения... | | Вопросы для экзаменов по предмету операционные системы Основные компоненты компьютерной системы, общая картина функционирования компьютерной системы |
| Рабочая программа По дисциплине «Операционные системы» | | Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц – 22, источников – 8, рисунков – 9, таблиц – 1 |
| Приложение примерные Темы для Курсовой работы по дисциплине Курсовой работа по дисциплине «Технологии программирования» состоит из 2 частей: теоретическая часть; практическое задание | | Методические указания к практическим занятиям рпк «Политехник» Методические указания предназначены для проведения практических занятий по дисциплине “Базы данных” в соответствии со стандартом... |
| Операционные системы конспект лекций Внутренняя организация файловой системы: модель версии Fast File System (ffs) bsd 193 | | Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине «Разработка... Курсовой проект содержит: страниц –19, источников – 5, рисунков – 6, таблиц – 2 |
| Методические указания по выполнению самостоятельной работы по дисциплине... Самостоятельная работа является одним из видов учебной деятельности студентов, способствует развитию самостоятельности, ответственности... | | Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Системы, технология... Системы, технология и организация услуг автосервиса: Метод указания к курсовой работе. – Ростов н/Д: Изд центр дгту, 2007. 31 с |
