11. přednáška17. 4. 2008

- výstupy na monitor (16 bitové prostředí)- kombinace jazyka C a assembleru- ovládání přerušení

Obsah přednášky se týká šestnáctibitového prostředí

Studijní materiály najdete na adrese:

http://www.uai.fme.vutbr.cz/~vdumek/

Výstupy na monitor

Textový režim

- printf() - nelze ovládat atributy znaků, polohu kurzoru, ovládání pouze v omezené míře pomocí ESC-sekvencí. Používají se funkce, které mají prototypy v conio.h. Adresování pozice kurzoru je v rámci obrazovky [1,1] až [80,25], pokud se jedná o výstup do okna (window), má levý horní roh opět souřadnice [1,1]. Specifikace okna: void window(int x1, int y1, int x2, int y2) Po spuštění programu (nastavení textového režimu) je jako okno definována celá obrazovka:

window(1, 1, 80, 25) Nastavení polohy kurzoru: void gotoxy(int x, int y); - souřadnice jsou relativní vzhledem k oknu Výmaz okna (barvou pozadí): void clrscr(void)

Výstupy na monitor

K nastavení barev popředí a pozadí se používají funkce: void textcolor(int barva) 0 - 15void textbackground(int barva) 0 - 7, (8 - 15 stejné barvy jako

0 - 7, znak bliká)void textattr(int atribut) popředí i pozadí najednou,

atribut = popredi+(16 * pozadi) K výstupu textu se zohledněním okna, pozice a atributu: cprintf(const char *form[, arg, ...]) 

Výstupy na monitor

Pro uschování a obnovení obrazovky, nebo její části: int gettext(int x1, int y1, int x2, int y2, void *buffer) souřadnice jsou vždy absolutní (bez ohledu na poslední volání window), buffer je směrník na dynamicky alokovanou paměť (počet znaků * 2), návratová hodnota 0 - neúspěch, 1 - úspěch int puttext(int x1, int y1, int x2, int y2, void *buffer) K nastavení různých režimů adapteru lze použít volání přerušení 10H, je možný i přímý zápis do VRAM.

Výstupy na monitor

Grafický režim 

- pro práci v grafickém režimu je k dispozici rozsáhlý repertoár funkcí, využívá se modulů BGI, které jsou závislé na typu adaptéru, k detekci adaptéru lze využít konstantu DETECT. Prototypy grafických funkcí jsou umístěny v hlavičkovém souboru graphics.h (všechny funkce jsou volané jako far, všechny směrníky jsou také far, je proto výhodné pracovat s některým z velkých paměťových modelů. 

Výstupy na monitor

Nastavení a uzavření grafického režimu void far initgraph(int far *driver, int far *mode, char far *cesta);

 Pokud je driver zjištěn pomocí DETECT, nastaví se automaticky i mód a to na nejkvalitnější zobrazení, jakého je adapter schopen, parametr cesta udává umístění BGI modulu. void far closegraph(void);

Výstupy na monitor

Souřadný systém na obrazovce:

[0,0] až int far getmaxx(void), int far getmaxy(void) Grafické okno se nazývá viewport: void far setviewport(int x1, int y1, int x2, int y2, int clip) Nenulová hodnota clip udává, že všechny výstupní operace budou ořezávány na hranicích nastavené oblasti. Pro přebarvení okna barvou pozadí: void far clearviewport(void) 

Výstupy na monitor

Nastavení barvy popředí a pozadí: void far setcolor(int barva)void far setbkcolor(int barva) Pro barvy platí stejné symbolické označení, jako pro textový režim (conio.h). Pro výstup textu v grafickém režimu: void far outtextxy(int x, int y, char far *text) Souřadnice x, y jsou v pixelech. Mimo bodů udávajících znak nejsou žádné jiné body ošetřovány, takže přemazání je potřeba řešit ve vlastní režii, u znaku mezera se udaná pozice přeskočí. Úschova a obnovení části obrazovky v grafickém režimu:

Výstupy na monitorvoid far getimage(int x1, int y1, int x2, int y2, void far *buffer) void far putimage(int x1, int y1, void far *buffer, int operace) buffer - musí ukazovat na oblast paměti dostatečně velkou pro uložení definované části obrazovky, operace určuje způsob vkopírování obrazce na obrazovku (je možné provádět bitové logické operace s body vkládanými a stávajícími: Symbolické vyjádření Význam

COPY_PUT prosté kopírováníXOR_PUT exclusive or - výhradní součetOR_PUT logický součetAND_PUT logický součinNOT_PUT negace původního obrazu  Velikost potřebné paměti pro uložení okna je závislá nejen na velikosti okna, ale i na použitém adapteru (dochází k zaokrouhlování na celé osmice bodů), takže se doporučuje používat funkce: unsigned far imagesize(int x1, int y1, int x2, int y2);

Pro kreslení vyplňovaných obrazců je nutné nastavit způsob a barvu vyplnění: void far setfillstyle(int vypln, int barva); Hodnoty pro parametr vypln: Název Hodnota PopisEMPTY_FILL 0 barvou pozadíSOLID_FILL 1 barva popředíLINE_FILL 2 ----------------LTSLASH_FILL 3 ////////WIDE_DOT_FILL 10 .........USER_FILL 12 Uživatelsky definováno

Výstupy na monitor

Vykreslení pravoúhlého čtyřúhelníku, vyplněného a vybarveného podle nastavení daného posledním voláním setfilestyle(). V grafickém režimu není na obrazovce kurzor, je však definována pozice tzv. grafického ukazatelu (current position - cp). K nastavení se používá: void far moveto(int x, int y) - absolutní posuvvoid far moverel(int x, int y) - relativní posuv (např. pro

použití outtext, která nemá udány souřadnice) void far lineto(int x, int y) - přímka z cp do udaného boduvoid far linerel( int dx, int dy) - parametry udávají relativní pozici

vůči cpvoid far line(int x1, int y1, int x2, int y2)

Výstupy na monitor

Kombinace jazyka C a assembleru

- mixed language programming, nejčastější kombinace vyššího programovacího jazyka a assembleru, efektivita vyššího programovacího jazyka spolu s rychlostí (přímé dosažení technického vybavení) assembleru- ve většině případů stačí výrazové schopnosti jazyka C (systémové programování)- tři možnosti kombinace jazyků:

* hlavní program v assembleru, funkce v jazyku C volánypomocí instrukce CALL* hlavní program vytvořen v jazyku C, volají se funkce vytvořenév assembleru* celý program je v jazyku C, některé sekvence jsou vassembleru

- parametry se ukládají do zásobníku v opačném pořadí, než jsou uvedeny v seznamu parametrů při volání, parametr v zásobníku obsazuje vždy sudý počet bytů

char 2 B (významný je nižší byte) float 4 Bint 2 B near pointer 2 Blong 4 B far pointer 4 B

(první segment, druhý offset)

Kombinace jazyka C a assembleru

- podprogram nechává parametry v zásobníku, zásobník uvolňuje volající modul po návratu z podprogramu (funkce), návratová hodnota se ukládá do registrů- pro funkce v assembleru se uvádí prototyp s třídou extern

extern int ASMFCE(int, char near *)extern "C" int ASMFCE(int, char near *) - pro C++

16 bitů (int, near pointer) ax8 bitů (char) al32 bitů (long, far pointer) dx (vyšší slovo, segment)

ax (nižší slovo, offset)float, double TOS - koprocesor

Deklarace procedury

PUBLIC _ASMFCE_ASMFCE PROC FAR… (kód procedury)_ASMFCE ENDP

- pro vstupní body v assembleru se používají direktivy PROC, ENDP, jméno musí být deklarováno jako PUBLIC, v kódu C se funkce uvádí velkými písmeny, kompilátor C generuje na začátku každé funkce znak _, nelze mít jednu verzi funkce pro všechny modely

Kombinace jazyka C a assembleru

Moduly v assembleru by měly zachovávat konvence podle paměťového modelu hlavního programu.

<code> SEGMENT BYTE PUBLIC 'CODE'ASSUME CS:<code>, DS:<dseg>… (kód programu)

<code> ENDS<dseg> GROUP _DATA, _BSS<data> SEGMENT WORD PUBLIC 'DATA'

… (inicializovaná data)<data> ENDS_BSS SEGMENT WORD PUBLIC 'DSS'

… (neinicializovaná data)_BSS ENDS

END

<data>, <code> a <dseg> jsou jména závislá na použitém paměťovém modelu.

Kombinace jazyka C a assembleru

Model <code> <data> <dseg>

TINY, SMALL _TEXT _DATA DGROUPCOMPACT _TEXT _DATA DGROUPMEDIUM filename_TEXT _DATA DGROUPLARGE filename_TEXT _DATA DGROUPHUGE filename_TEXT filename_DATA

filename znamená, že odpovídající jméno je modifikováno jménem zdrojového souboru (XYZ.ASM => XYZ_TEXT).

- podprogram nesmí změnit obsah registru BP, SI, DI (třída uložení register)- parametry jsou v zásobníku, za nimi je uložena návratová adresa, pro near volání 1 byte, pro far volání 2 byty, relativní uložení parametrů je proto závislé na paměťovém modelu- hodnota BP se ukládá do zásobníku, potom se používá pro přístup k parametrům, BP se používá místo SP proto, že v podprogramu můžeme pracovat se zásobníkem, čímž se mění hodnota vrcholu zásobníku a tím i relativní poloha parametrů vzhledem k tomuto vrcholu

Kombinace jazyka C a assembleru

- klasická úvodní sekvence push bp ;uložení hodnoty bp do zásobníkumov bp, sp ;v bp ukazatel na vrchol zásobníku

- pro vyšší přehlednost se definují symbolická jména pro jednotlivé parametry, jsou zde zohledněny i datové typy parametrů

uschovaný bp

návratová adresa

začátek parametrů

ss : [bp]

ss : [bp + 2]

ss : [bp + 4]

ss : [bp + 6]

- deklarovaná funkce pro model LARGE, uložená v souboru FCE1.ASM

void extern ASMFCE1(int x, char y, struct ppp *z);

FCE1_TEXT SEGMENT BYTE PUBLICASSUME CS:FCE1_TEXTPUBLIC _ASMFCE1

x EQU WORD PTR [BP+6]y EQU BYTE PTR [BP+8]z EQU DWORD PTR [BP+10]_ASMFCE1 PROC FAR

;push bp ;ulozeni puvodni hodnoty bpmov bp, sp ;do bp hodnota pro

;spravny vyber parametru…mov ax, x ;parametr x do axmov bl, y ;parametr y do bllds si, z ;ds:si je adresa struktury pppmov bx, ds:[si];prvni slovo struktury do bx…pop bp ;obnoveni hodnoty bpret ;navrat do volajiciho modulu

_ASMFCE1 ENDP ;konec funkceFCE1_TEXT ENDS ;konec segmentu funkce

END ;konec modulu FCE1.ASM

Kombinace jazyka C a assembleru

- překladače assembleru poskytují direktivy pro přehlednější zápis programů v assembleru .MODEL;TINY, SMALL, MEDIUM, COMPACT, …

.CODE ;kód programu

.DATA ;inicializovaná data

.DATA? ;neinicializovaná data- segment zahájený některou z direktiv končí definicí jiného segmentu nebo koncem modulu- pro typy parametrů: BYTE 1 B

WORD 2 BDWORD 4 BQWORD 8 BTBYTE 10 B

- formát deklarace:jmproc PROC jazyk paměť jmpar1:typ1, jmpar2:typ2, …

jmproc jméno programujazyk určení programovacího jazyka, ze kterého volámepaměť NEAR nebo FARjmpar jméno parametrutyp typ parametru

.MODEL LARGEPUBLIC C _ASMFCE1

ASMFCE1 PROC C FAR x : WORD, y : BYTE, z : DWORD;…mov ax, x ;parametr x do axmov bl, y ;parametr y do bllds si, z ;ds:si je adresa struktury pppmov bx, ds:[si];prvni slovo struktury do bx…ret ;navrat do volajiciho modulu

ASMFCE1 ENDP ;konec funkceEND ;konec modulu FCE1.ASM

Zápis předchozího příkladu s použitím direktiv

- metoda inline assembly - zařazení kódu v assembleru přímo do zdrojového modulu v jazyce C, pro případ kdy rozsah assembleru je malý a nevyplácí se použít běžný mechanismus

asm jméno_instrukce operandy;

- místo znaku ; lze použít <CR>, jeden řádek může obsahovat i více příkazů asm, příkaz asm nesmí přesahovat rozsah jedné řádky

Kombinace jazyka C a assembleru

#include <stdio.h>

int minim(int, int);

void main(void){ int p=5, r=2, q;

q=minim(p, r); printf("modif. hodnota je: %d\n", q);}

int minim(int a, int b){ asm { mov ax, a cmp ax, b jle konec mov ax, b } konec: printf("v reg. ax je hodnota: %d\n", _AX); asm ADC ax, 10 return _AX;}

v reg. ax je hodnota: 2modif. hodnota je: 38

Generování SW přerušení

- možnost volat vektory přerušení, nejpoužívanější jsou 10H (video BIOS), 16H (ovládání klávesnice), 21H (vyžádání funkce operačního systému), 33H (komunikace s ovladačem myši)- knihovní funkce pro naplnění registrů procesoru a generování přerušení požadovaného typuint int86(int typ, union REGS *inregs, union REGS *outregs)int intdos(union REGS *inregs, union REGS *outregs)void intr(int intno, struct REGPACK *reg)- uvedené funkce plní vstupní parametry do odpovídajících registrů a generují přerušení daného typu, po návratu jsou naplněny výstupní parametry, používají se strukturované datové typy, jejichž jednotlivé složky představují registry procesoru (jsou to běžné proměnné, uložení hodnot do registru provádí knihovní funkce před generováním přerušení)

#include <dos.h> struct REGPACK r; r.r_ax = 0x001; intr(0x10, &r);

Ovládání přerušení

- rezervace prvních 1024 bytů paměti pro vektory přerušení (256)- mnoho vektorů přerušení není obsazeno, což dává možnost defi- novat si vlastní obslužné rutiny- funkce pro ošetření přerušení je typu void s modifikátorem inrerrupt, její parametry jsou typu unsigned

void interrupt obsluha(bp, di, si, ds, es, dx, cx, bx, ax, ip, cs, flags, …)

- všechny registry se předávají jako parametry, takže je lze libo- volně používat a modifikovat. Obslužná rutina může mít i dal- ší parametry.- funkce typu interrupt automaticky uloží (vedle SI, DI, a BP) i AX až DX, ES a DS- jsou k dispozici dvě funkce pro práci s obsluhami přerušení

void interrupt(*getvect(int cis_prer))() - přečte se hodnota vekto- ru přerušení, určeného parametrem cis_prer a interpretuje se jako vzdálený ukazatel na funkci přerušení. Návratová hodnota jsou 4 slabiky, které jsou uloženy ve vektoru přerušení cis_prervoid setvect(int cis_prer, void interrupt(*rut)()) - funkce nastaví hodnotu vektoru přerušení cis_prer na novou hodnotu, jež je vzdáleným ukazatelem obsahujícím adresu nové funkce pro ob- sluhu přerušení rut. Návratová hodnota není žádná. Adresu rut lze předávat jako parametr funkce setvect pouze tehdy, pokud byla definována jako interrupt.

/* instalace obsluhy preruseni 10H zvukovym signalem */#include <dos.h>#include <conio.h>

void instaluj(void interrupt(*vzdaladr)(), int cislo);void testzvuk(unsigned char bpocet, int icislo);void interrupt zvuk(unsigned ax);

Ovládání přerušení

void main() void interrupt zvuk(unsigned ax){ { char znak; int i, j;

char origin, bity; instaluj(zvuk, 10); unsigned char bpocet = ax >> 8; setvect(10, zvuk); /* sejme aktualni stav ridiciho portu */ do { bity = origin = inport(0x61);

testzvuk(3, 10); for(i=0; i<=bpocet; i++) znak=getch(); {

} while (znak != 3); /* na chvili vypne bzucak */} outport(0x61, bity & 0xFC);

for(j=0; j<=100; j++) ; /* prazdny prikaz */void testzvuk(unsigned char /* na chvili se zapne */

bpocet, int icislo) outport(0x61, bity | 2);{ for(j=0; j<=100; j++) ; /* prazdny prikaz */ _AH = bpocet; } geninterrupt(icislo); /* nastavi se puvodni stav ridiciho portu */} outport(0x61, origin);

}

- v dalším příkladu je instalace obsluhy přerušení 5H, která je vy- hrazena pro hard - copy obrazovky

#include <dos.h>#include <conio.h>

void interrupt (*stara)();void interrupt zvuk(void);

void main(){ char znak; stara = getvect(5); /* ulozeni stareho vektoru */ setvect(5, zvuk); /* instalace noveho */

do { znak = getch();} while (znak != 3);

setvect(5, stara);}

void interrupt zvuk(void){ putch(7);}