Вызовы функций MS-DOS
Для ввода-вывода символьной информации
В контексте нашего изложения ROM BIOS (Read Only Memory Basic Input Output System) представляет собой совокупность программ в энергонезависимой памяти компьютера, одной из задач которых является устранение специфики аппаратных компонент компьютера для функционирующего на нем программного обеспечения, включая операционную систему. Обслуживание клавиатуры и монитора выполняют программы BIOS, называемые драйверами.
Структурно драйверы состоят из ряда подпрограмм, называемых функциями, каждая из которых выполняет определенные действия. Обращение к функциям BIOS производится аналогично обращению к функциям MS DOS. Для работы с клавиатурой и экраном BIOS содержит два программных прерывания — 16h и 10h, обращение к которым, исходя из вышесказанного, является обращением к драйверам этих устройств. Для вызова этих прерываний, как обычно, используется команда INT — int 16h или int 10h. Для выполнения определенной операции в регистре АН указывается номер функции. При необходимости в других регистрах может указываться дополнительная (параметрическая) информация. Ниже рассмотрим подробнее возможности BIOS для работы с консолью.
Упрощенная схема обработки прерывания изображена на рисунке 1. Процессор выполняет команду прерывания, используя таблицу векторов, где содержатся все адресные указатели обработчиков (аппаратных и программных) прерываний. Действия процессора при переходе на выполнение подпрограммы-обработчика (инициируемое командой Intn) и последующем возврате обратно (при встрече команды Iret) в точку выхода из основной программы показаны на рисунке 1 цифрами в кружках. Одно и то же прерывание может выполнять несколько различных функций, код которых помещается в регистрах, а дополнительные параметры заносятся в другие регистры РОН. Возвращаемая обработчиком информация содержится в регистре al или ax, если флаг cf=0. Флаг cf устанавливается в 1, если произошла какая-либо ошибка, код которой заносится в регистр ax (так называемый код возврата ошибки).
Рисунок 1 - Упрощенная схема обработки программного прерывания Int n
Буфер ввода данных с клавиатуры
Нажатие любой клавиши клавиатуры вызывает сигнал аппаратного прерывания (прерывания с типом 09h), заставляющий процессор прервать исполняемую программу и перейти на подпрограмму обработки прерывания от клавиатуры. Обработчик прерывания формирует двухбайтовый код споследующей засылкой его в кольцевой буфер ввода данных с клавиатуры, располагающийся по адресу 0040h:001Eh в системной области оперативной памяти. Для алфавитно-цифровых клавиш старший байт этого кода представляет scan-код клавиши (условный номер клавиши на клавиатуре), а младший – ASCII-код клавиши, т.е. 8-битовый код закреплённого за этой клавишей символа.
Заполнение буфера клавиатуры, рассчитанного на 15 слов или ударов по клавишам, происходит по мере нажатия клавиш и не связано с выполнением текущей программы. Если программе требуется ввести с клавиатуры определённый символ (или строку), она с помощью соответствующей системной функции DOS обращается к буферу ввода и, при наличии в нём данных, передаёт первый из поступивших в этот буфер символов в программу. Дело в том, что запись и считывание кодовых слов в буфер клавиатуры соответствует принципу FIFO (first in – first out, первым вошёл – первым вышел), поэтому считывание символа из буфера освобождает место для ввода последующих. Если к моменту вызова функции DOS буфер ввода оказывается пуст, DOS будет непрерывно опрашивать его состояние, ожидая появления в буфере очередного кода, а исполнение программы приостанавливается до нажатия клавиши.
Системные функции DOS ввода данных с клавиатуры
Рисунок 2 – Сравнительная характеристика функций ввода с клавиатуры
– Эхо-символы. Отображение вводимого символа на экране.
– Реакция на Ctrl+C. Аварийное завершение программы (ASCII-код 03h). Вызывается обработчик прерывания Int 23h, завершающий текущую программу с выходом в DOS.
– Ожидание нажатия клавиши. Функция, при отсутствии символа в кольцевом буфере ожидает его ввода. Функции, обладающие этим свойством, являются синхронными, иначе – асинхронными.
– Ввод расширенных кодов ASCII.
Все функции DOS, считывающие данные с клавиатуры, передают в программу только ASCII- код (младший байт кодового слова клавиши), оставляя scan- код (старший байт) без внимания. Правда, это относится только к алфавитно-цифровым клавишам, т. е. клавишам, за которыми закреплены отображаемые на экране символы (94 символа со значениями ASCII- кода от 32 до 126). Особенности считывания информационных кодов с других, так называемых функциональных и управляющих клавиш, будут рассмотрены дальше в разделе ²Расширенные коды ASCII ².
– Очистка буфера. Процесс считывания кодов с буфера ввода может дать непредсказуемый эффект, если перед вызовом функции DOS этот буфер не был пуст. Программа, не желающая вводить набранные досрочно коды, должна очистить клавиатурный буфер с помощью специальной функции 0Ch прерывания 21h (при al = 0).
– Ввод кодов с помощью комбинации Alt/цифра. Позволяет вводить в программу коды символов второй половины ASCII-таблицы, с использованием цифровой клавиатуры (правая часть консоли).
Функция 01h. Ввод одиночного символа с эхом.
Вводит символ из стандартного устройства ввода и отображает его на устройстве стандартного вывода. Ввод каждого символа сопровождается перемещением курсора вправо на следующую позицию. Для чтения расширенного кода ASCII требует повторного выполнения функции.
Вызов: AH = 01, Int 21h.
Выход: AL = код символа
Функция 06h.
Ввод одиночных символов из стандартного устройства ввода и вывод одиночных символов на стандартное устройство вывода.
Если вводимый символ в устройстве ввода присутствует, то он помещается в AL (без эха) с установкой флага ZF = 0, иначе ZF = 1. Отличительным качеством функции 06h является то обстоятельство, что она, просматривая устройство ввода, не останавливает программы (является асинхронной), если не обнаруживает в нём символа, а просто устанавливает флаг ZF = 1. Допускает перенаправление ввода-вывода. Для чтения расширенного кода ASCII требуется повторное выполнение функции.
Вызов: AH = 06h, Int 21h.
Ввод (без эха): DL = FF. Выход: ZF = 0, AL = код символа;
ZF = 1 – устройство ввода пустое.
Вывод: DL = FE¸00.
Функция 07h. Нефильтрованный ввод символа без эха.
Вводит символ из стандартного устройства ввода без его отображения на экране. При отсутствии символа ждёт его ввода. Допустимо перенаправление ввода. Не выполняет отработку <Ctrl+C>. Для чтения расширенного кода ASCII требует повторное выполнение функции. Функция, как правило, используется для ввода пароля с целью защиты программы от несанкционированного запуска
Функция 08h. Ввод символа без эха.
Вводит символ из стандартного устройства ввода. При отсутствии символа ждёт его ввода. Допустимо перенаправление ввода. Для чтения расширенного кода ASCII требует повторное выполнение функции. Как и функция 07h, используется для ввода пароля.
Вызов: AH = 08h, Int 21h.
Вывод: AL = код символа.
Функция 0Ah. Буферизованный ввод с клавиатуры.
Вводит строку байт из устройства стандартного ввода в буфер пользователя по адресу DS:DX, с отображением на устройстве стандартного вывода. Допустимо перенаправление ввода. Ввод символов строки заканчивается нажатием клавиши <Enter>, код которой (0Dh) вводится в качестве последнего символа в отведённый буфер.
Функция 0Bh. Проверка состояния ввода.
Проверяет наличие символа в буфере клавиатуры. Допустимо перенаправление ввода. Если ввод не перенаправлен, выполняет отработку <Ctrl+C>. Это даёт возможность организовать с её помощью аварийное завершение программы (нажатием комбинации <Ctrl+C>) с циклом, состоящим из чисто процессорных команд, включив предварительно в цикл вызов функции 0Bh.
Вход: AH = 0Bh.
Возврат: Если символа нет, то AL = 0, если символ ждет, то AL = FFH.
Функция 0Ch. Вызов служебной функции DOS для ввода данных с предварительной очисткой буфера клавиатуры. Допускает переопределение ввода.
Вызов: AH = 0Ch, Int 21h,
AL = номер функции ввода: 01, 07, 08, 0Ah (если AL = 0, то только очистка), DS:DX = адрес буфера, если AL = 0Ah.
Выход: AL = байт входных данных (если при вызове Al = 0Ah, данные помещаются в буфер).
Функция 3Fh. Ввод данных из файла или устройства.
Универсальная функция ввода данных в буфер с указателем DS:DX из источника, определённого дескриптором в регистре BX. Допускает переопределение ввода. В регистре CX указывается число байтов, которое необходимо ввести.