Команды программных прерываний. Механизм прерываний. Характеристика системного сервиса. Экранный системный сервис. (Лекция 15)

Команда прерывания: INT n
«Прерывания» - это механизм вызова процедур операционной системы, в котором участвуют процессор и операционная система.
Через прерывания (аппаратные и программные по команде Int) исполняемым программам доступен «системный сервис» ОС.
Процедуры, вызываемые через механизм прерываний называют «обработчики прерываний».
Команда программного прерывания:
INT n ; где n – номер прерывания

Таблица прерываний
ОС создает в памяти Таблицу прерываний с адресам своих процедур («указатель сегмента» и «внутрисегментное смещение»).
Один элемент Таблицы (вектор) содержит адрес одной процедуры.
Номер прерывания в команде INT– это номер элемента (вектора) Таблицы прерываний (0, 1, 2, ….n), в котором записан адрес процедуры.
Пример:
По команде Int 1 процессор начнет исполнять процедуру, размещенную в памяти с адреса 1700:0000, по команде Int 2 - процедуру, размещенную с адреса ff00 : 0080 и т.д.

Механизм выполнения команды INT n процессором
Сохраняет в стеке текущие значения CS и IP
По номеру прерывания n вычисляет смещение от начала Таблицы прерываний до n-го вектора (в байтах): n *4.
Замечание. Адрес самой Таблицы прерываний процессору известен.
3. Считывает из вектора координаты процедуры в регистры CS и IP. Таким образом, процессор себя перенаправил на исполнение кода процедуры.
Процедура, вызываемая по прерыванию, должна заканчивается командой IRET. По команде IRET процессор восстанавливает из стека в CS и IP сохраненный адрес возврата в основную программу.

Иллюстрация программного прерывания

Характеристика системного сервиса ОС
Операционная система предоставляет исполняемым программам возможность обращаться к своим программным сервисам (функциям) для:
- взаимодействия с операционной системой: запрос на выделение дополнительной памяти для исполняемого кода, сообщение о своем завершении, получение сведений о системе и т.д.…
- программного обращения к внешним устройствам: клавиатура, экран, дисковые файлы и другим устройствам системы.
За каждой системной процедурой ОС закрепляет определенный номер прерывания.
Замечание. Подробнее см. учебное пособие Т.Б.Ларина «Использование системного сервиса в ассемблерных программах»

«Функции» системного сервиса
Системные процедуры, доступные через программные прерывания, в большинстве своем состоят из множества мелких внутренних процедур – «функций».
Чтобы их различать, за ними закреплены номера: 0, 1, 2 . . .
Номер «функции» перед вызовом прерывания надо задать в регистре АН в качестве входного параметра процедуры
Разные «функции» могут требовать различные входные параметры в определенных регистрах или памяти. Это справочная информация.
Пример:
Системная процедура для выгрузки исполняемой программы из памяти – это функция 4сh прерывания номер 21h . Она без дополнительных параметров.
; выгрузка исполняемого кода из памяти
mov ah, 4ch ; задали номер функции
int 21h ; вызов системного сервиса по прерыванию 21h

Системный сервис для вывода
символьных данных на экран
Доступен через прерывания:
Прерывание 21h - вывод на экран символа из регистра и вывод строки символов (из памяти);
Прерывание 10h - множество детальных функций экранного сервиса базовой системы ввода-вывода (BIOS)

Вывод символа на экран из регистра DL
( функция 2 прерывания 21h )
Вход: DL - Ascii-код символа
Символ, код которого задан в регистре DL, будет выведен в текущую позицию экрана, которая затем увеличится на 1.
Пример: вывести на экран символ «?»
; подготовка входных параметров
mov ah, 2 ; номер функции
mov dl, ‘?’ ; код символа
; вызов системного сервиса
int 21h

Вывод на экран символьной строки из памяти
( функция 9 прерывания 21h )
Вход: DS:DX - адрес в памяти символьной строки, которая должна заканчиваться символом ‘$’
Содержимое байтов памяти, начиная с указанного адреса, будет выводиться на экран, пока не встретится символ ‘$’.
Пример: вывод на экран текста «Mой текст!»
. . .
text db ‘Mой текст!$’ ; строка символов в сегменте данных
. . .
mov ah, 9
lea dx, text
int 21h

Перевод строки на экране
Для перевода строки на экране в символьную строку включают байты управляющих кодов:
0Dh - Возврат каретки и 0Ah - Перевод строки
Примеры:
; текст, предназначенный для отображения с начала следующей строки экрана
text db 0Dh, 0Ah, ‘Текст$’
; символьная строка, после отображения которой на экране будет перевод позиции в начало следующей строки экрана
text db ‘Текст’, 0Dh,0Ah, ‘$’

Преобразование числовых кодов в символы
На низком уровне автор сам должен заботится о преобразовании числовых кодов в коды символов (ACSII коды) перед обращением к сервису для вывода их на экран.
В какое символьное изображение можно преобразовать числовой код? в виде 2-ого кода, в виде hex-кода, в 10-м виде со знаком или без него
Пример: Каким должно быть символьное представление числового байта 1А перед выводом на экран?
для двоичного вида ‘00011010’ надо подготовить ASCII –строку кодов: 30 30 30 31 31 30 31 30 (в hex)
для hex-вида ‘1А’ => ASCII-коды символов: 31 41
десятичное б/знака - ‘26’ => ASCII-коды символов: 32 36
десятичное знаковое - ‘+26’ => ASCII-коды: 2B 32 36

Алгоритмы
преобразования
базируются на
зависимости между
числовым байтом цифры:
от 00 – 09 и
от 0А - 0F
и ее символьным кодом

Преобразование числового кода в символьный 2-й вид
Алгоритм:
циклически сдвигаем числовой код влево на 1 бит
в зависимости от флага CF (0 или 1) записываем в массив символ - ‘0’ или ‘1’
повторяем столько раз, какова разрядность кода
Отладочный пример:
Исходный числовой байт: FАh (111110102)
Желаемый результат: массив ASCII кодов :
31 31 31 31 31 30 31 30h
(символы ‘ 1 1 1 1 1 0 1 0’)

Преобразование числового кода в символьный 16-й вид
Алгоритм
Из каждой тетрады числового кода создать отдельный байт с цифрой
Байты цифр, значения которых <= 9, преобразовать в символ прибавлением 30h.
Байты цифр, значения которых от 0A до 0F , преобразовать в hex-символ прибавлением 37h ( для получения большой буквы ‘A’ – ‘F’) или 57h (для маленькой ‘á’ – ‘f’).
Отладочный пример: Преобразуем 2-байтный числовой код F0 1А в символы
- Сделаем из тетрад отдельные байты и запишем в память, как массив:
0F 00 01 0А
- Преобразуем каждый полученный байт цифры в символ:
66 30 31 61h ( это ‘f’ ‘0’ ‘1’ ‘a’)

Преобразование числового кода в символьный 10-й вид
Важно! Размер массива для записи символов выбрать с учетом символа знака и в расчете на максимальное количество символов, которое может получиться при переводе.
Алгоритм:
Привести числовой код к положительному числу и запомнить первый символ для массива: ‘+’ или ‘-‘ .
Выполнять деление числового кода на 10 , пока частное => 10. К получаемым однобайтным остаткам прибавлять 30h и записывать их с конца массива символов
К последнему частному прибавить 30h и записать в массив
Записать символ знака в массив
Отладочный пример: пусть однобайтное число = 82h (это -12610)
Ожидаемый массив символов: ‘-’ ‘1’ ‘2’ ‘6’

Пример. Подготовить к отображению на экране в символьном 10-м виде знаковый числовой код из регистра BL
Резервируем массив в сегменте данных
DS:Res : 4 нулевых байта для будущих символов и за ними ‘$’.
Запомним символ знака ‘+‘.
Содержательный алгоритм с ручной отладкой. Пусть, BL содержит код 82h (-126)
Сравним числовой код с 0. Если =0, запишем в массив символ ‘0’.
Если код меньше нуля, запомним знак ‘-‘ и получим положительный код: 00 – 82h =7Еh (126)
Делим код на 10: остаток 06h и частное 0Ch. Прибавим к байту остатка 30h и запишем с конца массива
DS:Res: 00 00 00 36h “$”
Делим частное на 10: остаток 02h и частное 01h. Прибавим к байту остатка 30h и запишем в массив
DS:Res: 00 00 32 36h “$”
Т.к. частное 01h меньше 10, преобразуем его в символ и запишем в массив
DS:Res: 00 31 32 36h “$”
Запишем в массив сохраненный символ знака ‘-‘
DS:Res: “-” 31 32 36h “$”

Размещение данных в памяти, использование регистров:
ds:Res – адрес области памяти для записи символов
BL – исходное число;
DI – косвенный внутрисегментный адрес байта области символов;
BH – делитель (число 10)
AX – делимое; AL – частное; АН – остаток от деления (как требует команда DIV)
Исходный текст программы:
data segment use16
res db 4 dup (0), 0dh,0ah,’$’
znak db ‘+’ ; символ знака
data ends
cod segment
assume cs:cod, ds:data
f1: mov ax, data
mov ds, ax
lea di, Res+3 ;
mov bh, 10 ; делитель
mov al, bl ; al – исходный код