17. Резидентные программы

Программы, остающиеся в памяти, во время того после того как операционная система выполняет свои обычные функции: исполняет команды, запускает другие ( фоновые ) программы и т.п., называются резидентными. Резидентными являются многие системные программы.

Чтобы программа была резидентной, нужно, чтобы операционная система считала занятой ту область памяти, в которой размещается эта программа, и не отдавала эту память для других целей. При этом единственным способом для резидентной программы проявить каким-то образом себя на фоне обычной работы операционной системы является реакция на аппаратные или программные прерывания. Таким образом, резидентная программа - это всегда программа обработки прерываний.

Никогда не известно, по каким адресам в памяти оказываются загруженные в разное время резидентные программы, поэтому единственным несложным способом получения управления является механизм программных и аппаратных прерываний. Принято разделять резидентные программы на активные и пассивные, в зависимости от того, перехватывают ли они прерывания от внешних устройств или получают управление, только если программа специально вызовет команду INT с нужным номером прерывания и параметрами.

Резидентная программа состоит, как правило, из нерезидентной и резидентной частей. Задача нерезидентной части - выполнить действия по начальной установке ( загрузке) TSR-программы. Главное здесь - запоминание прежних значений перехватываемых векторов прерываний и установка новых значений, т.е. перехват прерываний. Кроме того, здесь может выполняться инициализация переменных, используемых затем при резидентной работе, чтение адреса флага DOS, выделение динамической памяти и другие начальные действия.

Резидентная часть программы представляет собой одну или несколько процедур обработки перехваченных прерываний. Желательно, чтобы при любых условиях такая процедура вызывала также и прежнюю подпрограмму, на которую указывал вектор до перехвата. Даже если программе не нужна стандартная обработка прерываний, может случиться, что вектор был ранее перехвачен другими TSR-программами, тогда по одному прерыванию могут успешно вызываться несколько программ.

Превратить программу в резидентную просто – достаточно вызвать функцию 31h прерывания INT 21h. Данная функция имеет следующую структуру:

Ввод:

АН = 31h AL = код возврата DX = размер резидента в 16-байтных параграфах (больше 06h), считая от начала PSP

ЗАДАНИЕ 1

Используя эмулятор ассемблера, наберите и запустите указанные ниже участки программного кода.

Для начала изучим работу простейших арифметических команд

Программа 1:

MOV BX, 5

MOV CL, 2

MOV AX, 4

ADD BX, CL

SUB BX, 3

IMUL BX

MOV AX, 10

IDIV BX

Полученные результаты этой и последующих программ заносим в таблицу вида 1:

Таблица 1

Кодировка	Регистры общего назначения								Регистр флагов	Порт ввода 300h/ (вывода 301h)
	AX		BX		CX		DX
	AH	AL	BH	BL	CH	CL	DH	DL

Далее переходим к более сложным командам двоичной арифметики, а также командам сравнения

Программа 2:

MOV BX, 9

MOV CL, 2

MOV AX, 4

INC CL

DEC BX

ADC BX, CL

CMC

SBB BX, AX

NEG AX

CMP CL, BX

TEST AX, BX

Далее рассмотрим работу сдвиговых команд.

Программа 3:

MOV DX, 300H

IN AX, DX

SHL AX, 2

MOV DX, 301h

OUT DX, AX

MOV BX, AX

MOV CL, 1

SHL AX, CL

ADD AX, BX

OUT DX, AX

Заменяем в программе строки логического сдвига

SHL AX, 2

SHL AX, CL

Последовательно на следующие варианты

а) команды арифметического сдвига

SAL AX, 3

SAR AX, CL

б) команды циклического сдвига

ROL AX, 6

ROL AX, CL

Результаты также заносим в таблицы типа 1.

В следующей программе продемонстрируем работу безусловного и условных переходов, а также переход по счетчику.

Программа 4

MOV DX, 300h

IN AX, DX

MOV BX, 2

M1:

DEC BL

JS M2

JMP M1

M2:

MOV CX, 3

CIKL:

ADD AX, 2

LOOP CIKL

JNP M3

INC AX

M3:

MOV DX, 301h

OUT DX, AX

Переходим к логическим командам

Программа 5:

MOV DX, 300h

IN AX, DX

NOT AX

MOV DX, 301h

OUT DX, AX

Полученные результаты программы заносим в первую строку таблицы 2.

Таблица 2

Первое введенное число	Второе введенное число	Логическая операция	Полученный результат

Примечание. Числа и результат записываем в двоичном виде. Поле «второе введенное число» в первой строке таблицы два будет пустым, так как команда NOT имеет лишь один операнд. Остальные строки будут заполнены целиком.

Программа 6:

MOV DX, 300h

IN AX, DX

MOV BX, AX

IN AX, DX

AND AX, BX

MOV DX, 301h

OUT DX, AX

Поскольку участки программного кода, показывающие работу команд OR (ИЛИ) и XOR (исключающее ИЛИ), практически идентичны участку, приведенному для команды AND (И), поступим следующим образом. Заменим строку

AND AX, BX

сначала на

OR AX, BX

а потом на

XOR AX, BX.

Остальные строки остаются неизменными.

Результат программы и ее двух модификаций заносим в строки 2-4 таблицы 2.

В последней программе Задания 1 продемонстрируем работу команд, управляющих состоянием флагов.

Программа 7:

STI

STC

STD

CLI

CLD

CLC

CMC

Полученные результаты заносим в таблицу 3.

Таблица 3

Команда	Состояние флагов

Примечание. В первой строке не заполняем поле «команда», а в поле «состояние флагов» пишем те, которые уже установлены.

Дальнейшие задания необходимо выполнять не на эмуляторе, а на полноценном ассемблере. Никаких таблиц заполнять не требуется, для отчета требуется предоставить код написанных программ.

ЗАДАНИЕ 2

Написать на ассемблере программу, показывающую системную дату и время и, в зависимости от него, выдающую сообщения «Доброе утро», «Добрый день» и «Добрый вечер».

В качестве дополнительного материала для написания этой и последующих программ нам понадобятся данные функциях прерывания INT 21h.

Таблица 4. Функции прерывания INT 21h

AH	Действие функции
01h	Выполняет ввод командного символа с клавиатуры. Код помещается в регистр AL. Введенный символ отображается на экране, помимо своей командной функции (эхо-отображение).
02h	Отображение на стандартном выводе символа, находящегося в регистре DL
07h	Работает аналогично 08h
08h	Работает аналогично 01h, за исключением отсутствия эхо
09h	Осуществляет вывод строки символов на экран. Смещение строки содержится в регистре DX, а сегментный адрес, соответственно, в DS.

Продолжение таблицы 4.

AH	Действие функции
0Ah	Выполняет буферизованный ввод строки с клавиатуры. При этом символы вводятся один за другим, как при многократном применении функции 01h, до тех пор, пока не будет введен код 0dh ( ASCII код клавиши "Enter" ), завершающий строку. Допустимо редактирование в процессе ввода
0Bh	Идет проверка на наличие символов в буфере. Если есть, то устанавливается AL=0ffh, если нет, то AL=00h
0Ch	Очистка буфера клавиатуры, а затем выполнение одной из функций: 01h, 07h, 08h или 0Аh. Номер функции заносится в регистр AL. Если задано иное число, то выполняется только очистка буфера.
2Ch	Вызывает системное время и записывает его в следующие регистры: СH – часы; CL – минуты; DH – секунды; DL – доли секунды
3Fh	Считывание данных из файла или устройства, являющегося связанным с описателем стандартного ввода (указан в ВХ). В СХ находится количество байт, которое необходимо считать. Смещение буфера содержится в DX, а сегментный адрес, соответственно, в DS
40h	Запись данных в файл или устройство, связанное с описателем стандартного вывода (указан в ВХ). В СХ находится количество записываемых байт. Смещение этих данных содержится в DX, а сегментный адрес, соответственно, в DS
4Ch	Завершение программы и передача управления обратно в операционную систему

ЗАДАНИЕ 3

Написать на ассемблере программу, способную реверсировать введенную пользователем строку символов.

ЗАДАНИЕ 4

Написать на ассемблере резидентную программу, выводящую на экран сообщение каждые пять секунд.

Обратить внимание на то, чтобы во время смены минут и часов не происходило программных сбоев!

ЗАДАНИЕ 5

Написать на ассемблере программу, рисующую на экране закрашенный треугольник и перемещающую его при помощи заданных командных клавиш.

В качестве дополнительного материала для написания программы нам понадобятся данные о кодах таблицы ASCII и о функциях прерывания INT 10h.

В таблице 5 представлены все необходимые данные по таблице символов ASCII.

Таблица 5. Коды ASCII

Младшая часть кода	Старшая часть кода
	0	1	2	3	4	5	6	7
0	-	-	!	0	@	P	`	p
1	-	-	"	1	A	Q	a	q
2	-	-	#	2	B	R	b	r
3	-	-	$	3	C	S	c	s
4	-	-	%	4	D	T	d	t
5	-	-	&	5	E	U	e	u
6	-	-	'	6	F	V	f	v
7	-	-	(	7	G	W	g	w
8	-	-	)	8	H	X	h	x
9	-	-	*	9	I	Y	i	y

Продолжение таблицы 5.

Младшая часть кода	Старшая часть кода
	0	1	2	3	4	5	6	7
A	-	-	+	:	J	Z	j	z
B	-	ESC	,	;	K	[	k
C	-	-	-	<	L	\	l	|
D	-	-	.	=	M	]	m
E	-	-	/	>	N	^	n	~
F	-	-	!	?	O	_	o	DEL

В таблице 6 показаны функции прерывания INT 10h - прерывания BIOS, позволяющего программисту эффективно работать с графикой.

Таблица 6. Функции прерывания INT 10h

AH	Действие функции
00h	Установить режим видео. В AL помещаем код необходимого нам режима. При повторном вызове данная функция используется для очистки экрана.
01h	Установить тип курсора.
02h	Установить курсор в заданное место на экране. Номер строки задается в регистре DH, а номер столбца – в DL. В случае необходимости задания номера видеостраницы, помещаем его в регистр BH.
03h	Считываем текущую позицию курсора, ориентируясь на данные регистров после задания функции 02h. При этом в CH и CL заносятся верхняя и нижняя строки развертки курсора.
05h	Переключение активной страницы на экране, причем ее номер содержится в AL.

Продолжение таблицы 6.

AH	Действие функции
06h	Скроллинг (прокрутка) вверх активной страницы. При этом в регистрах CH и CL необходимо указать координаты верхнего левого угла экранной области, а в DH и DL - координаты нижнего правого угла. Помимо этого, в AL помещаем число строк для скроллинга; а в BH - атрибуты для заполнения освободившихся строк (если это необходимо).
07h	Скроллинг вниз. Работает аналогично функции 06h.
08h	Прочитать символ, на позиции которого находится курсор. AL содержит его код, а АН –атрибуты, задающие цвета символа и фона. Общий объем, выделенный под атрибуты, как сказано выше, 1 байт (8 битов). Биты предназначены для следующего (начинаем с нулевого бита): 0-2 – цвет символа; 3 – уровень яркости; 4-6 – цвет фона 7 – эффект мигающего символа.
09h	Вывод на экран символа с заданными атрибутами. В BH указывается активная страница; в AL ASCII код символа; в BL его атрибуты, а в CX число повторений символа.
0Ah	Сходна с 09h, но атрибуты символа не задаются, а копируются с предыдущего. Записать только символ
0Bh	Устанавливает цветовую палитру
0Ch	Запись точки
0Dh	Чтение точки
0Eh	Выводит символ из AL в текущую позицию. При этом курсор смещается на одну позицию.
0Fh	Прочитать текущее состояние видео. В AL возвращается номер текущего видеорежима, в АН - число столбцов символов на экране, в ВН - номер ак­тивной страницы