Материал: Уч_пос_АрхКомп_2017

Драйвер обычно записывается как самостоятельный модуль, но без PSP, поэтому не может запускаться самостоятельно.

1. Атрибуты:

15 бит : 1- символьный драйвер

0 – блочный драйвер

14 бит : поддержка IOCTL

13 бит : формат блоков

1 – IBM

0 – любой другой

………

3 бит : 1 – часы

0 – не часы

2 бит : 1 – null

0 – не null

1 бит : 1 – STDOUT (стандарт вывода)

0 - STDIN (стандарт ввода)

2. Процедура стратегии.

Процедура стратегии выполняются только один раз на этапе загрузки и служит для запоминания длинного указателя на буфер запроса, создаваемый для драйвера самой операционной системой.

DEV_STRAT:

mov cs: SEG_PQBF, es ;

mov cs: OFF_PQBF, es ;

ret

SEG_PQBF DW ?

OFF_PQBF DW ?

3. Буфер запроса.

Структура данных, через которые прикладная программа связывается с драйвером (прикладная программа задает вид операции ввода-вывода и место расположения данных, а драйвер возвращает ей свой статус (все идет через буфер запроса)).

Буфер состоит их стандартной части 13 байт, называемой заголовок и последующей части, называемой данные, содержащей различную информацию в зависимости от вида драйвера и исполнительной операции ввода-вывода.

Заголовок запроса.

+0 : длина буфера запроса

+1 : код внешнего устройства

+2 : код команды ввода-вывода

+3 : статус

+5 : резерв

+13d : данные

4. Обработчик прерывания.

Это только процедура, которая таблично вызывает функцию, реализующую команду ввода-вывода; она завершается командой RET и выдачей статуса.

Код обработчика прерываний

dev_intpr: push A

mov ax, SEG_PQBF ;

mov es, ax ;

mov bx, OFF_PQBF ;

mov al, es:[bx+2] ;

shl al, 1 ;

xor ah, ah ; Подготовка и загрузка

lea di, FUN_TAB ; смещения функции

add di, ax ; в таблицу функции

jmp word ptr[DI] ;

FUN_TAB LABEL WORD;

 DW INITIALIZE

 DW CHECK_MEDIA

 . . . . . . .

 DW INPUT_DATA

Тринадцать  . . . . . . .

функций  DW OUPUT_DATA

 . . . . . . .

 DW OUTPUT_STATUS

 . . . . . . .

 DW IOCTL_OUT

Определенная функция находится в определенной строке таблицы.

Предположим что драйвер поддерживает только две функции init и out, тогда:

CHECK_MEDIA:

. . . . . .

INPUT_DATA:

. . . . . .

IOCTL_OUT:

or es.word ptr[bx]+3, 8103h

JMP QUIT

INITIALIZE:

lea ax, E_O_P

mov es, word ptr[bx]+14, ax

mov es, word ptr[bx]+16, cs

JMP QUIT

OUTPUT_DATA

QUIT:

OR es:word ptr[bx]+3, 100h

POPA

RET

В поле статус, бит

15 – ошибка

9 – драйвер занят

8 – функция завершена

с 0 – 7 – код ошибки

Пример: 8103h означает 8 – ошибка , 1 – операция завершена, 03 – неизвестная ошибка.

После разработки драйвера нужно вставить его в config.sys

Надо учесть, что драйвер не прощает ошибок. Так как он скрыт от пользователя, поэтому нельзя пользоваться отладчиком.

Список литературы

1. Таненбаум Э., Остин Т. Архитектура компьютера. 6-е изд. СПб.: Питер, 2014.

2. Паттерсон Д., Хеннесси Дж. Архитектура компьютера и проектирование компьютерных систем. 4-е изд. СПб.: Питер, 2012.

3. Жмакин А.П. Архитектура ЭВМ. 2-е изд. СПб.: БХВ-Петербург, 2010.

4. Орлов С.А., Цилькер Б.Я. Организация ЭВМ и систем. 2-е изд. СПб.: Питер, 2011.

5. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия 2-е изд. СПб.: Питер, 2002.

6. Зубков С.В. Assembler. Для DOS, Windows и Unix. М.: ДМК, 1999.

7. Касперски К. Техника оптимизации программ. Эффективное использование памяти. СПб.: БХВ-Петербург, 2003.

Дополнительная

1. Компьютеры на СБИС: В 2 кн. Кн.1 / Пер. с япон.; Мотоока Т., Томита С., Танака Х. и др. М.: Мир, 1988.

2. Королев Л.Н. Микропроцессоры, микро- и мини-ЭВМ. – М.: Изд-во МГУ, 1988

3. Рудометов Е., Рудометов В. Архитектура ПК, комплектующие, мультимедиа. СПб.: Питер, 2000.

4. Рудаков П.И., Финогенов К.Г. Программируем на языке ассемблера IBM PC. Обнинск: Принтер, 1999.

5. Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных микропроцессоров / Пер. с англ. М.: Мир, 1990.

6. Фролов А.В., Фролов Г.В. Аппаратное обеспечение персонального компьютера. М.: Диалог-МИФИ, 1997 (Библиотека системного программиста; т.33).

7. Джордейн Р. Справочник программиста ПК типа IBM PC XT и AT / Пер. с англ. М.: Финансы и статистика, 1991.

Приложения

П1. Система команд процессора iX86

П1.1.  Команды передачи данных

a) MOV приемник, источник; 8086, пересылка данных.

mov d, s ; (s)d ; d – destination (приемник); s – source (источник).

Команда MOV действует аналогично операторам присваивания в языках высокого уровня. Оба операнда должны быть одного и того же раз­мера – байт, слово или двойное слово. Нельзя выполнять пересылку данных с помощью MOV из одной пере­меной (ячейки памяти) в другую, из одного сегментного регистра в другой, и нельзя поме­щать в сегментный регистр непосредственный операнд. Для пересылок из одного сегментного регистра в другой используют две команды MOV (из сегментного регистра в обычный и уже из него в другой сегментный) или пару команд PUSH/POP (более длинный по времени способ).

b) XCHG операнд1, операнд2; 8086, обмен операндов между собой;

автоматически устанавливает режим LOCK

xchg al, ah ;

xchg bx, MEM ;

Содержимое операнда 2 копируется в операнд 1, а старое содержимое операнда 1 –

на место операнда 2.

c) LEA приемник, источник; 8086, вычисление эффективного (исполнительного) адреса.

NEAR: lea bx, MEM ; эта команда аналогична команде mov bx, offset MEM.

Вычисляет эффективный адрес источника (переменная) по отношению к началу сегмента (по умолчанию DS) и помещает его в приемник (регистр).

d) LDS приемник, источник; 8086, загрузить исполнительный адрес, используя DS.

LES приемник, источник; 8086, загрузить исполнительный адрес, используя ES.

FAR: lds bx, MEM ; аналогична трем командам:

{ mov bx, offset MEM ; mov ax, seg MEM ; mov ds, ax }

Операнд-источник для этих команд – всегда переменная в памяти. Смещение адреса этой переменной загружается в РОН – приемник, а сегментная часть адреса – в сегментный регистр, заданный в операции.

e) PUSH источник; 8086, поместить данные в стек.

POP приемник; 8086, считать данные из стека.

Для пересылок между регистрами обычно применяются в виде пары команд:

push s

pop d

PUSH помещает содержимое источника в стек. Источником может быть ре­гистр, сегментный регистр, непосредственный операнд или переменная. Фактически эта команда копирует содержимое источника в память по адресу SS:[SP] и уменьшает SP на размер источника в байтах. Начиная с 80286, команда PUSH SP помещает в стек зна­чение SP до того, как эта же команда его уменьшит, в то время как на 8086 SP помещался в стек уже уменьшенным на два.

POP помещает в приемник слово или двойное слово, находящееся в вер­шине стека, увеличивая SP на два. POP выполняет действие, полностью обратное PUSH. Приемником может быть регистр общего назначения, сегментный регистр, кроме CS, или переменная. Если в роли приемника выступает операнд, использующий ESP для косвен­ной адресации, команда POP вычисляет адрес операнда уже после того, как она увеличивает ESP.

Начиная с i386, появились команды pusha и popa – загрузка и выгрузка 8 регистров общего назначения.

f) IN приемник, источник; 8086, считать данные из порта.

Копирует число из порта ввода-вывода, номер которого указан в ис­точнике, в приемник. Приемником может быть только AL, АХ или ЕАХ. Источник – или непосредственный операнд (можно указывать номера портов не больше 255), или DX (можно указывать номера портов до 65535).

g) OUT приемник, источник; 8086, записать данные в порт.

Копирует число из источника (AL, АХ или ЕАХ) в порт ввода-выво­да, номер которого указан в приемнике. Приемник может быть либо не­посредственным номером порта, либо регистром DX.

На командах IN и OUT строится все общение процессора с устройствами ввода-выво­да.

П1.2. Команды арифметических операций над целыми числами

a) ADD приемник, источник; 8086, сложение.

add d, s; s + d  d

Команда выполняет арифметическое сложение приемника и источ­ника и помещает сумму в приемник. Приемник может быть регистром или переменной, источник может быть числом, регистром или переменной, но нельзя использовать пере­менную одновременно и для источника, и для приемника. Команда ADD никак не различает числа со знаком и без знака, но, употребляя значе­ния флагов CF (перенос при сложении чисел без знака), OF (перенос при сложении чисел со знаком) и SF (знак результата), можно исполь­зовать ее и для тех, и для других.

b) ADC приемник, источник; 8086, сложение с переносом

add d, s; s + d + CF  d

Эта команда во всем аналогична ADD, кроме того, что она выполняет арифметическое сложение приемника, источника и флага CF. Пара ко­манд ADD/ADC используется для сложения чисел повышенной точно­сти.

c) SUB приемник, источник; 8086, вычитание.

sub d, s; d – s  d

Вычитает источник из приемника и помещает разность в приемник. Приемник может быть регистром или переменной, источник может быть числом, регистром или переменной, но нельзя использовать переменную одновременно и для источника, и для приемника. Точно так же, как и ко­манда ADD, SUB не делает различий между числами со знаком и без зна­ка, но флаги позволяют использовать ее и для тех, и для других.

d) SBB приемник, источник; 8086, вычитание с заемом.

sbb d, s; d – s – CF  d

Эта команда во всем аналогична SUB, кроме того, что она вычитает из приемника значение источника и дополнительно вычитает значение флага CF.

e) СМР приемник, источник; 8086, сравнение.

cmp d, s; d – s

Сравнивает приемник и источник и устанавливает флаги. Сравнение осуществляется путем вычитания источника (число, регистр или пере­менная) из приемника (регистр или переменная; приемник и источник не могут быть переменными одновременно), причем результат вычита­ния никуда не записывается, единственным результатом работы этой команды оказывается изменение флагов CF, OF, SF, ZF, AF и PF. Обыч­но команду СМР используют вместе с командами условного перехода (Jcc).

f) MUL источник; 8086, умножение чисел без знака.

mul bl; bl * al  ax

Выполняет умножение содержимого источника (регистр или пере­менная) и регистра AL, АХ, ЕАХ (в зависимости от размера источника) и помещает результат в АХ, DX:AX, EDX:EAX соответственно. Если старшая половина результата (АН, DX, EDX) содержит только нули (ре­зультат целиком поместился в младшую половину), флаги CF и OF ус­танавливаются в 0, иначе – в 1. Значение остальных флагов (SF, ZF, AF и PF) не определено.

g) IMUL источник; 8086, 80386, умножение чисел со знаком.

IMUL приемник, источник;

IMUL приемник, источник1, источник2;

Эта команда имеет три формы, различающиеся числом операндов:

1. IMUL источник: источник (регистр или переменная) умножается на AL, АХ или ЕАХ (в зависимости от размера операнда), и результат располагается в AX, DX:AX или EDX:EAX соответственно.

2. IMUL приемник, источник: источник (число, регистр или переменная) умножается на приемник (регистр), и результат заносится в приемник.

3. IMUL приемник, источник 1, источник 2: источник 1 (регистр или пе­ременная) умножается на источник 2 (число), и результат заносится в приемник (регистр).

Во всех трех вариантах считается, что результат может занимать в два раза больше места, чем размер источника. В первом случае приемник автоматически оказывается достаточно большим, но во втором и третьем случаях могут произойти переполнение и потеря старших бит результата. Флаги OF и CF будут равны единице, если это произошло, и нулю, если ре­зультат умножения поместился целиком в приемник (во втором и третьем случаях) или в младшую половину приемника (в первом случае).

Значения флагов SF, ZF, AF и PF после команды IMUL не определены.

h) DIV источник; 8086, целочисленное деление без знака.

div bl; ax / bl  al, ah частное в al, остаток в ah

Выполняет целочисленное деление без знака АХ или ЕАХ (в за­висимости от размера источника) на источник (регистр или перемен­ная) и помещает результат в AL, АХ или ЕАХ, а остаток – в АН, DX или EDX соответственно. Результат всегда округляется в сторону нуля, аб­солютное значение остатка всегда меньше абсолютного значения дели­теля. Значения флагов CF, OF, SF, ZF, AF и PF после этой команды не определены, а переполнение или деление на ноль вызывает исключение #DE (ошибка при делении) в защищенном режиме и прерывание 0 – в реальном.

i) IDIV источник; 8086, целочисленное деление со знаком.

Выполняет целочисленное деление со знаком AL, АХ или ЕАХ (в за­висимости от размера источника) на источник и помещает результат в AL, АХ или ЕАХ, а остаток – в АН, DX или EDX соответственно. Результат всегда округляется в сторону нуля, знак остатка всегда совпадает со знаком делимого, абсолютное значение ос­татка всегда меньше абсолютного значения делителя. Значения флагов CF, OF, SF, ZF, AF и PF после этой команды не определены, а перепол­нение или деление на ноль вызывает исключение #DE (ошибка при де­лении) в защищенном режиме и прерывание 0 – в реальном.

k) INC приемник; 8086, инкремент.

inc d; (d) + 1  d

Увеличивает приемник на 1. Единственное отличие этой команды от ADD состоит в том, что флаг CF не затрагивается. Остальные арифметические флаги (OF, SF, ZF, AF, PF) устанавливаются в соответствии с результатом сложения.

l) DEC приемник; 8086, декремент.

dec d; (d) – 1  d

Уменьшает приемник на 1. Единственное отличие этой команды от SUB состоит в том, что флаг CF не затрагивается. Остальные арифметические флаги (OF, SF, ZF, AF, PF) устанавливаются в соответствии с результатом вычитания.

m) NEG приемник; 8086, изменение знака.

neg s; -(s)  s

Выполняет над числом, содержащимся в приемнике, операцию дополнения до двух. Эта операция эквивалентна обращению знака операнда, если рассматривать его как число со знаком. Если приемник равен нулю, флаг CF устанавливается в 0, иначе – в 1. Остальные флаги (OF, SF, ZF, AF, PF) устанавливаются в соответствии с результатом операции.

П1.3. Логические команды

a) AND приемник, источник; 8086, логическое И.

and d, s; s & d  d

Команда выполняет побитовое «логическое И» над приемником и источником (источник и приемник не могут быть переменными одновременно) и помещает результат в приемник. Любой бит результата равен 1, толь­ко если соответствующие биты обоих операндов были равны 1, и равен 0 в остальных случаях.

b) OR приемник, источник; 8086, логическое ИЛИ.

or d, s; s ! d  d

Выполняет побитовое «логическое ИЛИ» над приемником и источником (источ­ник и приемник не могут быть переменными одновременно) и помеща­ет результат в приемник. Любой бит результата равен 0, только если со­ответствующие биты обоих операндов были равны 0, и равен 1 в остальных случаях.