Вектор переривання та процедура обслуговування переривання

Контрольна робота з дисципліни "Програмне забезпечення автоматизованих систем"

Виконав ст. гр. КНЗ-21 Босак Андрій Олексійович

Луцький інститут розвитку людини Відкритого міжнародного університету розвитку людини "Україна".

Луцьк 2005.

Звернення до функцій DOS і BIOS здійснюється за допомогою програмних переривання (команда ІNT).

Система переривання машин типу IBM PC у принципі не відрізняється від будь-якої іншої системи векторізованіх переривання. Самий початок оперативної пам'яті від адреси 0000h до 03FFh відводиться під вектори переривання - чотірьохбайтові області, в яких зберігаються адреси програм обробки переривання (ПОП). У два старші байти кожного вектора записується сегментна адреса ПОП, в два молодші - відносна адреса точки входу в ПОП в сегменті. Вектори, як і відповідні їм переривання, мають номери, які називаються типами, причому вектор з номером 0 (вектор типу 0) розташовується починаючи з адреси 0, вектор типу 1-з адреси 4, вектор типу 2 - з адреси 8 і т.д. Вектор з номером N займає, таким чином, байти пам'яті від N * 4 до N * 4 +2. Всього у виділеній під вектори області пам'яті поміщається 256 векторів.

Одержавши сигнал на виконання процедури переривання з певним номером, процесор зберігає в стеку виконуваної програми слово прапорів, а також сегментно і відносну адресу програмного сегменту (вміст CS і IP) і завантажує CS і IP з відповідного вектора переривання, здійснюючи тим самим перехід на ПОП (рис 1).

Програма обробки переривання зазвичай закінчується командою повернення з переривання IRET, що виконує зворотні дії - завантаження IP, CS і регістра прапорів із стека, що приводить до повернення в основну програму в точку, де вона була перервана.

Запити на виконання процедури переривання можуть мати різну природу. Перш за все розрізняють апаратні переривання від периферійних пристроїв або інших компонентів системи і програмні переривання, що викликаються командою INT, яка використовується, зокрема, для програмного звернення до функцій DOS і BIOS. Сигнали, що збуджують апаратні переривання, можуть ініціюватися ланцюгами самого процесора, наприклад, при спробі виконання операції ділення на нуль (такі переривання називаються внутрішніми, або відмовами), а можуть приходити з периферійного устаткування (зовнішні переривання). Незалежно від джерела, процедура переривання, описана вище, завжди виконується однаково, як для апаратних, так і для програмних переривання.

Велика частина векторів переривання зарезервована для виконання визначених дій; частина з них автоматично заповнюється адресами системних програм при завантаженні системи. Вектори з наступними номерами можуть представляти особливий інтерес для користувача:

00h -- ділення на 0;

0lh -- покрокового виконання (при TF = 1);

02h -- немасковане переривання (виведення NMI процесора)

03h -- команда INT без числового параметра;

04h - INTO - Переривання по переповнення (ініціюється апаратно, але лише за наявності в програмі команди INTO);

08h -- переривання від таймера (апаратне);

09h -- переривання від клавіатури (апаратне);

0Ah -- зарезервовано для підключення нестандартного пристрою (апаратне);

0Bh -- другий послідовний порт COM2 (апаратне);

0Сh - перший послідовний порт СОМ1 (апаратне);

0Dh -- жорсткий диск (апаратне); 0Eh - гнучкий диск (апаратне);

0Fh -- паралельний порт (принтер LPT1) (апаратне);

10h -- відеодрайвер BIOS;

13h -- драйвер BIOS диска;

16h -- драйвер BIOS клавіатури;

17h -- драйвер BIOS принтера;

1Bh -- обробник переривання по /;

1Ch - вхід в програму BIOS обробки переривання від системного таймера (18,2 переривання в секунду);

1Dh -- адреси таблиці відеопараметрів, BIOS;

lEh -- адреса таблиці параметрів дискети, BIOS;

1Fh - адреси другої половини таблиці шрифтів графічних режимів 4 ... 6, BIOS;

21n -- диспетчер функцій DOS;

22h -- обробник завершення процесу, DOS;

23h -- обробник переривання по/C;

24h -- обробник переривання по критичній помилці;

25h -- абсолютне читання диска;

26h -- абсолютний запис на диск;

2Fh -- мультиплексний переривання DOS;

43h -- адреса таблиці шрифтів графічних режимів, BIOS;

60h ... 66h - Переривання користувача;

67h -- драйвер додаткової пам'яті LIM EMS;

68h ... 6Fh - Вільні вектори;

70h ... 7Fh - апаратні переривання веденого контроллера машин типу AT;

78h ... 7Fh - Вільні вектори;

Flh ... FFh - Не використовуються.

Як видно з таблиці, вектори переривання можна умовно розбити на наступні групи:

вектори апаратних переривання (08h. .. 0Fh і 70h ... 77h);

драйвери BIOS (10h, 13h, 16h і т.д.);

програми DOS (21h, 22h, 23h і т.д.);

адреси системних таблиць DOS або BIOS (1Dh, lEh, 43h і т.д.).

Системні програми, адреси яких зберігаються у векторах переривання, в більшості своїй є всього лише диспетчерами, що відкривають доступ до великих груп програм, що реалізують системні функції. Так, відеодрайвер BIOS (векторl0h) включає програми зміни відеорежіму, управління курсором, задання колірної палітри, завантаження шрифтів і багато інших. Особливо характерний в цьому відношенні вектор 21h, через який здійснюється виклик практично всіх функцій DOS: введення з клавіатури і виведення на екран, обслуговування файлів, каталогів і дисків, управління пам'яттю і процесами, служби часу і т.д.

Звернення з прикладної програми до системних функцій здійснюється одноманітно. У регістр АН засілається номер функції (не слід плутати з типом переривання!), в інші регістри - вихідні дані, необхідні для виконання конкретної системної програми. Після цього виконується команда INT з числовим аргументом, що вказуює тип (номер) переривання, наприклад, INT 21h.

Більшість функцій DOS і багато функцій BIOS повертають в флазі перенесення CF код завершення. Якщо функція виконала успішно CF = 0, у разі ж будь-якої помилки CF = 1. У останньому випадку в одному з регістрів (найчастіше в АХ) повертається ще і код помилки. Таким чином, типова процедура звернення до системних засобів виглядає таким чином:

mov АН, fun; fun - номер функції

; Заповнення тих чи інших регістрів (AL, BX, ES,

ВР і ін.)

; параметрами, необхідними для виконання

даної функції

...

int 21h ; Перехід у MS-DOS

jc error

; Продовження програми

...

error: cmp AX, 1; Аналіз коду завершення

je err1

cmp AX2

je err

...

Аналогічно викликаються і функції BIOS.

Задача на звуковий сигнал

У найпростішому випадку в IBM PC для генерації звуку використовується мікросхема інтегрального таймера 8253 або 8254. Ця мікросхема має три незалежні канали, кожний з яких може програмувати для роботи в режимі поділювача частоти або генератора одиночних імпульсів. Кожен канал містить 16-розрядний лічильник, в який записується значення дільніка частоти або коефіцієнта перерахунку (залежно від режиму роботи). Кожен канал має вхід частоти (clk) і вхід дозволу (gate). На вхід частоти всіх каналів подається імпульсний сигнал частотою 1,19 Мгц. Канал 0 мікросхеми таймера використовується для вироблення сигналу переривання по таймеру (частотою 18,2 Гц). Канал 1 працює в режиму генерації одиночних імпульсів через кожні 15 мкс. Цей сигнал використовується для регенерації динамічної пам'яті ЕОМ.

Канал 2 мікросхеми початково програмується для роботи в режимі дільніка частоти. Вихід каналу використовується для генерації звуку через вбудований динамік. Для управління звуком використовуються біти 0 і 1 системного порту В (мікросхема 8255). Біт 0 використовується для дозволу проходження сигналу на вихід каналу 2 таймера. Сигнал з виходу каналу 2 подається на схему "І", на другий вхід який подається сигнал біта 1 системного порту В. Цей сигнал може вирішувати або забороняти проходження сигналу з виходу каналу 2 таймера, а при закритому каналі 2 (бітом 0 порту В) сигнал біта 1 порту В може використовуватися для безпосередньої генерації звуку в динаміку.

Адреса системного порту В - 61h, адреси каналів таймера - 40h, 41h, 42h, 43h - для каналів 0, 1, 2 і регістра, що управляє, відповідно. Нижче розглянуті приклади генерації звуку за допомогою сигналу біта 1 системного порту В, а також за допомогою таймера. Розглянутий випадок генерації звуку з використанням переривання.

Приклади генерації звуку

Завдання 1. Написати програму, що видає різні звуки при натисненні на клавіші '1 'і '2'. Для генерації звуку слід використовувати сигнал біта 1 системного порту В. Вихід з програми повинен здійснюватися за натиснення клавіші 'q'.

Assume CS: Code, DS: Code

Code SEGMENT

org 100h

frequency1 equ 300 ; Затримка переключення 1

frequency2 equ 500 ; Затримка переключення 2

number_cycles1 equ 1000 ; Кількість циклів (трів.)

number_cycles2 equ 600 ; Кількість циклів (трів.)

port_b equ 61h; Адреса системного порту В

.286

Start proc near

mov ax, cs

mov ds, ax; DS = CS

beg1: call kbin; Опитування клавіатури

cmp al, '1 '; = '1'?

jnz beg2; Ні

call ton1; Звук висоти 1

jmp beg1 ; Перехід на початок циклу

beg2: cmp al, '2 '; = '2'?

jnz beg3; Ні

call ton2; Звук висоти 2

jmp beg1; Перехід на початок циклу

beg3: cmp al, 'q'; = 'q'?

jnz beg1; Ні

int 20h; Вихід з програми

start endp

ton2 proc near; Процедура генерації звука 2

mov dx, number_cycles2 ; Тривалість 2

mov di, frequency2; Затримка 2

jmp ton0; Перехід на універсальну процедуру генерації звуку proc near; Процедура генерації звука 1

mov dx, number_cycles1; Тривалість 1

mov di, frequency1; Затримка 1

; Універсальна процедура генерації звуку

; DX - кількість циклів, DI - затримка

ton0 proc near

cli ; Заборона переривання

in al, port_b ; Чітанння стану системн. порту В

and al, 11111110b  ; Відкл. динаміка від таймера

ton01: or al, 00000010b; Включення динаміка

out port_b, al ; Запис в системний порт В

mov cx, di ; Лічильник циклу затримки

loop $ ; Затримка

; Вимкнення звуку

and al, 11111101b  ; Вимкнення динаміка

out port_b, al ; Запис в системний порт В

mov cx, di ; Лічильник циклу затримки

loop $ ; Затримка

dec dx ; Декремент лічильника кількість циклів

jnz ton01 ; Перехід на початок нового періода

sti; Дозвіл переривання

ret; Вихід з процедури

ton0 endp; Кінець універсальної процедури

ton1 endp; Кінець процедури генерації звука 1

ton2 endp; Кінець процедури генерації звука 2

kbin proc near; Введення з клавіатури з очікуванням

mov ah, 0 ; Функція 0

int 16h ; Клавіатурного переривання

ret; Вихід з процедури

kbin endp; Кінець процедури вводу з клавіатури

code ends; Кінець сегмента (кодового)

END Start ; Вказівка на точку входу

Завдання 2. Написати програму, що видає різні звуки при натисненні на клавіші '1 'і '2'. Для генерації звуку слід використовувати вихід каналу 2 таймера. Вихід з програми повинен здійснюватися по натиснення клавіші 'q'.

Assume CS: Code, DS: Code

Code SEGMENT

org 100h

frequency1 equ 1000; Коефіц. ділення 1

frequency2 equ 3000; Коефіц. ділення 2

duration equ 50000; Тривалість

port_b equ 61h ; Адреса системного порту В

.286

Start proc near; Основна процедура

mov ax, cs

mov ds, ax; DS = CS

beg1: call kbin; Опитування клавіатури

cmp al, '1 '; = '1'?

jnz beg2; Ні

call ton1; Звук висоти 1

jmp beg1 ; Перехід на початок циклу

beg2: cmp al, '2 '; = '2 '?

jnz beg3; Ні

call ton2; Звук висоти 2

jmp beg1; Перехід на початок циклу

beg3: cmp al, 'q'; = 'Q'?

jnz beg1; Ні

int 20h; Вихід з програми

start endp; Кінець основної процедури

ton2 proc near; Процедура генерації звука 2

mov dx, duration; Тривалість

mov di, frequency2; Коефіцієнт ділення 2

jmp ton0; Перехід на універсальну процедуру

ton1 proc near; Процедура генерації звука 1

mov dx, duration ; Тривалість

mov di, frequency1 ; Коефіцієнт ділення 2

; Універсальна процедура генерації звуку

; DX - тривалість, DI - коефіц. ділення

ton0 proc near

cli; Заборона переривання

; Включення динаміка і таймера

in al, 61h ; Читання стану системного порту В

or al, 3 ; Дозвіл звучання (біти 0 і 1)

out 61h, al ; Запис в системний порт В

; Програмування поділювача частоти 2 канали

mov ax, di ; Поділювач частоти

out 42h, al ; Мол.байт частоти