Этот интерфейс реализуется в рамках прерывания BIOS INT 15h в компьютерах моделей IBM AT на основе процессоров i80286, i80386 или i80486.

Определить размер расширенной памяти

Регистры на входе:
AH      88h
Регистры на выходе:
AX      Размер доступной расширенной памяти в килобайтах.

Для пересылки блока функция 87h переводит процессор в защищённый режим, используя подготовленную таблицу GDT. Так как указываются 24-разрядные физические адреса исходного и результирующего блоков, возможна пересылка блоков из любого места памяти в любое место памяти. Размер блока, очевидно, ограничен 64 килобайтами.

Пересылка блока выполняется в защищённом режиме обычной командой MOVS, причём во время пересылки прерывания запрещены. Перед возвратом функция выполняет сброс процессора и установку реального режима.

Вся процедура пересылки оказывается достаточно длительной, так как необходимо выполнить сброс процессора. Из-за того, что во время пересылки прерывания запрещены, возможен конфликт с устройствами ввода/вывода (потеря прерываний).

Установить защищённый режим работы процессора

Функция переключает процессор из реального режима в защищённый. Кроме этого, она производит перепрограммирование контроллеров прерываний, необходимое из-за конфликта используемых в реальном режиме векторов аппаратных прерываний с зарезервированными прерываниями защищённого режима.

Регистры на входе:
AH      89h
BH      Номер прерывания для IRQ0, используется для
        перепрограммирования первого контроллера прерывания.
        Этот номер должен быть кратен 8.
BL      Номер прерывания для IRQ8, используется для
        перепрограммирования второго контроллера прерывания.
        Этот номер также должен быть кратен 8.
ES:SI   Адрес таблицы GDT, подготовленной специальным образом.

Регистры на выходе:
CARRY = 0       Функция выполнилась без ошибки.
AH      00h
CS, DS, ES, SS  В эти регистры заносятся значения в соответствии
                с подготовленной перед вызовом функции таблицей
                GDT, адрес которой задаётся в регистрах ES:SI.

В случае ошибки:
CARRY = 1       Произошла ошибка при входе в защищённый режим.
AH      FF

В рамках прерывания INT 15h нет функции для возврата из защищённого режима в реальный. Почему?

Потому, что во-первых, в защищённом режиме прерывание 15h зарезервировано фирмой Intel, во-вторых, для работы в защищённом режиме вами подготавливается таблица IDT и определяются заново все обработчики прерываний. Обработчики прерываний BIOS рассчитаны на работу в реальном режиме и после перехода в защищённый режим становятся недоступны.

Пример использования интерфейса BIOS

Наш пример демонстрирует использование функции 89h прерывания INT 15h для установки защищённого режима работы процессора. Программа устанавливает защищённый режим, выдаёт первое сообщение и через некоторое время, выдав второе сообщение, возвращается в реальный режим. После того, как будет нажата любая клавиша, работа программы будет завершена.

Обратите внимание на то, как в файле tos.c подготавливается таблица GDT. Адрес подготовленной таблицы передаётся функции protected_mode(), которая передаёт его функции 89h прерывания INT 15h. Вызов этой функции выполняется в файле tossyst.asm.

Файл tos.h
-------------------------------------------------------

#define word unsigned int

// Селекторы, определённые в GDT

#define GDT_SELECTOR     0x08 // 1 - селктор для GDT
#define IDT_SELECTOR     0x10 // 2 - селектор для IDT
#define DATA_SELECTOR    0x18 // 3 - селектор для DS
#define VID_MEM_SELECTOR 0x20 // 4 - селектор для ES,
        //будет использован для адресации видеопамяти

#define SS_SELECTOR   0x28 // 5 - селектор для SS
#define CODE_SELECTOR 0x30 // 6 - селектор для CS
#define BIOS_SELECTOR 0x38 // 7 - селектор для адресации
                           // области данных BIOS

#define COLOR_VID_MEM 0xb8000L
#define MONO_VID_MEM  0xb0000L
#define MONO_MODE     0x07
#define BW_80_MODE    0x02
#define COLOR_80_MODE 0x03

typedef struct descriptor
 {
  word limit;
  word base_lo;
  unsigned char base_hi;
  unsigned char type_dpl;
  unsigned reserved;
 } descriptor;

typedef struct gate
 {
  word offset;
  word selector;
  unsigned char count;
  unsigned char type_dpl;
  word reserved;
 } gate;

#define DESCRIPTOR_SIZE (sizeof(descriptor))
#define GATE_SIZE       (sizeof(gate))
#define IDT_SIZE        (sizeof(idt))

#define TYPE_CODE_DESCR     0x18
#define TYPE_DATA_DESCR     0x10
#define TYPE_INTERRUPT_GATE 0x86
#define TYPE_TRAP_GATE      0x87
#define SEG_WRITABLE        0x02
#define SEG_READABLE        0x02
#define SEG_EXPAND_DOWN     0x04
#define SEG_ACCESSED        0x01
#define SEG_PRESENT_BIT     0x80

#define EOI         0x20
#define MASTER8259A 0x20
#define SLAVE8259A  0xA0

#define MK_LIN_ADDR(seg,off)
        (((unsigned long)(seg))<<4)+(word)(off)

Листинг 17. Главная программа

Файл tos.c
------------------------------------------------------

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <dos.h>
#include <conio.h>
#include "tos.h"

void Init_And_Protected_Mode_Entry(void);
void protected_mode(descriptor far *gdt_ptr);
void real_mode(void);
void init_gdt_descriptor(descriptor *descr,
                         unsigned long base,
                         word limit,
                         unsigned char type);
void vi_print(unsigned int x, unsigned int y,
                         char *s, char attr);
void vi_hello_msg(void);

void  exception_0(void);
 //{prg_abort(0);}
void  exception_1(void);
 //{prg_abort(1);}
void  exception_2(void);
 //{prg_abort(2);}
void  exception_3(void);
 //{prg_abort(3);}
void  exception_4(void);
 //{prg_abort(4);}
void  exception_5(void);
 //{prg_abort(5);}
void  exception_6(void);
 //{prg_abort(6);}
void  exception_7(void);
 //{prg_abort(7);}
void  exception_8(void);
 //{prg_abort(8);}
void  exception_9(void);
 //{prg_abort(9);}
void  exception_A(void);
 //{prg_abort(0xA);}
void  exception_B(void);
 //{prg_abort(0xB);}
void  exception_C(void);
 //{prg_abort(0xC);}
void  exception_D(void);
 //{prg_abort(0xD);}
void  exception_E(void);
 //{prg_abort(0xE);}
void  exception_F(void);
 //{prg_abort(0xF);}
void  exception_10(void);
 //{prg_abort(0x10);}
void  exception_11(void);
 //{prg_abort(0x11);}
void  exception_12(void);
 //{prg_abort(0x12);}
void  exception_13(void);
 //{prg_abort(0x13);}
void  exception_14(void);
 //{prg_abort(0x14);}
void  exception_15(void);
 //{prg_abort(0x15);}
void  exception_16(void);
 //{prg_abort(0x16);}
void  exception_17(void);
 //{prg_abort(0x17);}
void  exception_18(void);
 //{prg_abort(0x18);}
void  exception_19(void);
 //{prg_abort(0x19);}
void  exception_1A(void);
 //{prg_abort(0x1A);}
void  exception_1B(void);
 //{prg_abort(0x1B);}
void  exception_1C(void);
 //{prg_abort(0x1C);}
void  exception_1D(void);
 //{prg_abort(0x1D);}
void  exception_1E(void);
 //{prg_abort(0x1E);}
void  exception_1F(void);
 //{prg_abort(0x1F);}

void iret0(void);
void iret1(void);

descriptor      gdt[8];

gate    idt[] = {
{(word)&exception_0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//0
{(word)&exception_1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//1
{(word)&exception_2,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//2
{(word)&exception_3,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//3
{(word)&exception_4,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//4
{(word)&exception_5,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//5
{(word)&exception_6,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//6
{(word)&exception_7,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//7
{(word)&exception_8,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//8
{(word)&exception_9,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//9
{(word)&exception_A,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//A
{(word)&exception_B,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//B
{(word)&exception_C,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//C
{(word)&exception_D,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//D
{(word)&exception_E,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//E
{(word)&exception_F,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0 },//F
{(word)&exception_10,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//10
{(word)&exception_11,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//11
{(word)&exception_12,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//12
{(word)&exception_13,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//13
{(word)&exception_14,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//14
{(word)&exception_15,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//15
{(word)&exception_16,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//16
{(word)&exception_17,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//17
{(word)&exception_18,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//18
{(word)&exception_19,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//19
{(word)&exception_1A,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//1A
{(word)&exception_1B,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//1B
{(word)&exception_1C,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//1C
{(word)&exception_1D,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//1D
{(word)&exception_1E,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//1E
{(word)&exception_1F,CODE_SELECTOR,0,TYPE_TRAP_GATE,0},//1F

{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//20
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//21
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//22
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//23
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//24
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//25
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//26
{(word)&iret0,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//27

{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//28
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//29
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//2A
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//2B
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//2C
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//2D
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0},//2E
{(word)&iret1,CODE_SELECTOR,0,TYPE_INTERRUPT_GATE,0} //2F
};

word y=0;

void main(void)
 {
  textcolor(BLACK);
  textbackground(LIGHTGRAY);
  clrscr();
  Init_And_Protected_Mode_Entry();
  enable_interrupt();

  vi_hello_msg();

  y=3;
  vi_print(0,y++,"Вошли в защищённый режим",0x7f);
  pause();
  vi_print(0,y++,
  "Для возврата в реальный режим нажмите любую клавишу",0x7f);

  real_mode();
  getch();
  textcolor(WHITE);
  textbackground(BLACK);
  clrscr();
 }

void init_gdt_descriptor(descriptor *descr,
         unsigned long base,word limit,unsigned char type)
 {
  descr->base_lo  = (word)base;
  descr->base_hi  = (unsigned char)(base >> 16);
  descr->type_dpl = type;
  descr->limit    = limit;
  descr->reserved = 0;
 }

void Init_And_Protected_Mode_Entry(void)
 {
  union REGS r;
  word  crt_mode;
  extern word gv1_;

// Дескриптор, описывающий таблицу GDT

  init_gdt_descriptor(&gdt[1], MK_LIN_ADDR(_DS, &gdt),
         sizeof(gdt)-1,
         TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);

// Дескриптор, описывающий таблицу IDT

  init_gdt_descriptor(&gdt[2], MK_LIN_ADDR(_DS, &idt),
        (unsigned long)IDT_SIZE-1,
        TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);

// Дескриптор сегмента данных

  init_gdt_descriptor(&gdt[3], MK_LIN_ADDR(_DS, 0),
    0xffffL, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);

// Определяем текущий видеорежим

  r.h.ah=15;
  int86(0x10,&r,&r);
  crt_mode = r.h.al;

// Инициализация дескриптора для видеопамяти
// монохромного видеоадаптера

  if(crt_mode == MONO_MODE)
    init_gdt_descriptor(&gdt[4], MONO_VID_MEM,
      3999, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);

// Инициализация дескриптора для видеопамяти
// цветного видеоадаптера

  else if(crt_mode == BW_80_MODE || crt_mode == COLOR_80_MODE)
    init_gdt_descriptor(&gdt[4], COLOR_VID_MEM,
      3999, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);
  else {
        printf("\nИзвините, этот видеорежим недопустим.");
        exit(-1);
       }

// Дескриптор для сегмента стека

  init_gdt_descriptor(&gdt[5], MK_LIN_ADDR(_DS, 0),
     0xffffL, TYPE_DATA_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_WRITABLE);

// Дескриптор для сегмента кода

  init_gdt_descriptor(&gdt[6], MK_LIN_ADDR(_CS, 0),
     0xffffL, TYPE_CODE_DESCR | SEG_PRESENT_BIT | SEG_READABLE);

// Входим в защищённый режим
// В качестве параметра передаём адрес подготовленной
// таблицы GDT

  protected_mode(gdt);
 }

void prg_abort(int err);

void  exception_0(void) { prg_abort(0); }
void  exception_1(void) { prg_abort(1); }
void  exception_2(void) { prg_abort(2); }
void  exception_3(void) { prg_abort(3); }
void  exception_4(void) { prg_abort(4); }
void  exception_5(void) { prg_abort(5); }
void  exception_6(void) { prg_abort(6); }
void  exception_7(void) { prg_abort(7); }
void  exception_8(void) { prg_abort(8); }
void  exception_9(void) { prg_abort(9); }
void  exception_A(void) { prg_abort(0xA); }
void  exception_B(void) { prg_abort(0xB); }
void  exception_C(void) { prg_abort(0xC); }
void  exception_D(void) { prg_abort(0xD); }
void  exception_E(void) { prg_abort(0xE); }
void  exception_F(void) { prg_abort(0xF); }
void  exception_10(void) { prg_abort(0x10); }
void  exception_11(void) { prg_abort(0x11); }
void  exception_12(void) { prg_abort(0x12); }
void  exception_13(void) { prg_abort(0x13); }
void  exception_14(void) { prg_abort(0x14); }
void  exception_15(void) { prg_abort(0x15); }
void  exception_16(void) { prg_abort(0x16); }
void  exception_17(void) { prg_abort(0x17); }
void  exception_18(void) { prg_abort(0x18); }
void  exception_19(void) { prg_abort(0x19); }
void  exception_1A(void) { prg_abort(0x1A); }
void  exception_1B(void) { prg_abort(0x1B); }
void  exception_1C(void) { prg_abort(0x1C); }
void  exception_1D(void) { prg_abort(0x1D); }
void  exception_1E(void) { prg_abort(0x1E); }
void  exception_1F(void) { prg_abort(0x1F); }

void prg_abort(int err)
 {
   vi_print(1,y++,"---> Произошло исключение", 0xc);
   real_mode();
   gotoxy(1,24);
   cprintf("Исключение %X, нажмите любую клавишу", err);
   getch();
   textcolor(WHITE);
   textbackground(BLACK); clrscr();
   exit(0);
 }

void iret0(void)
 {
  asm {
        push    ax
        mov     al,EOI
        out     MASTER8259A,al
        pop     ax
        pop bp
        iret
       }
 }

void iret1(void)
 {
  asm {
       push    ax
       mov     al,EOI
       out     MASTER8259A,al
       out     SLAVE8259A,al
       pop     ax
       pop bp
       iret
      }
 }

void vi_putch(unsigned int x, unsigned int y ,char c, char attr)
 {
  register unsigned int offset;
  char far *vid_ptr;

  offset=(y*160) + (x*2);
  vid_ptr=MK_FP(VID_MEM_SELECTOR, offset);
  *vid_ptr++=c; *vid_ptr=attr;
 }

void vi_print(unsigned int x, unsigned int y, char *s, char attr)
 {
  while(*s) vi_putch(x++, y, *s++, attr);
 }

void vi_hello_msg(void)
 {
  vi_print(0, 0,
          " Protected mode monitor *TINY/OS*, "
          "v.1.11 for CPU 80286 ¦ © Frolov A.V., 1992 ", 0x30);
 }

Листинг 18. Функции для перехода в защищённый режим и
        возврата в реальный режим.

Файл tossyst.asm
-----------------------------------------------------------

        IDEAL
        MODEL SMALL
        RADIX   16
        P286

        DATASEG

CMOS_PORT               EQU     70
PORT_6845               EQU     63h
COLOR_PORT              EQU     03d4h
MONO_PORT               EQU     03b4h
STATUS_PORT             EQU     64h
SHUT_DOWN               EQU     0feh
INT_MASK_PORT           EQU     21h
VIRTUAL_MODE            EQU     0001
A20_PORT                EQU     0d1
A20_ON                  EQU     0df
A20_OFF                 EQU     0ddh
EOI                     EQU     20
MASTER8259A             EQU     20
SLAVE8259A              EQU     0a0h
KBD_PORT_A              EQU     60h
KBD_PORT_B              EQU     61h

        gdt_off         dw       ?
        gdt_seg         dw  ?

        real_ss         dw      ?
        real_sp         dw      ?
        real_es         dw      ?

CODESEG

        PUBLIC  _real_mode, _protected_mode
        PUBLIC  _enable_interrupt
        PUBLIC   _pause

PROC _protected_mode NEAR
                push    bp
                mov     bp,sp

                mov     ax,[bp+4]
                mov     dx,[bp+6]
                mov     [gdt_seg], dx
                mov     [gdt_off], ax

                push            ds
                mov             ax,40
                mov             ds,ax
                mov             [WORD 67],OFFSET shutdown_return
                mov             [WORD 69],cs
                pop             ds

                cli
                in                      al, INT_MASK_PORT
                and             al, 0ffh
                out             INT_MASK_PORT, al

                mov             al,8f
                out             CMOS_PORT,al
                jmp             delay1
delay1:
                mov             al,5
                out             CMOS_PORT+1,al

                mov             [real_ss],ss
                mov             [real_es],es

; Загружаем регистры ES:SI адресом GDT, полученным
; как параметр функции protected_mode()

                mov             es, [gdt_seg]
                mov             si, [gdt_off]

; Подготавливаем номера прерываний IRQ0 и IRQ8
; для перепрограммирования контроллеров прерываний.

                mov             bx, 2028h

; Устанавливаем защищённый режим работы

                mov             ax, 8900h
                int             15h
                jnc             pok

; Если произошла ошибка, мы остались в реальном режиме,
; завершаем работу программы.

                mov     ah, 4ch
                int     21h

; Установлен защищённый режим работы процессора !

pok:
                pop     bp
                ret
ENDP _protected_mode

PROC _real_mode   NEAR

                mov             [real_sp], sp
                mov             al, SHUT_DOWN
                out             STATUS_PORT, al
waitr1:
                hlt
                jmp             waitr1

LABEL   shutdown_return FAR

                mov             ax, DGROUP
                mov             ds, ax

assume  ds:DGROUP

                cli
                mov     ss,[real_ss]
                mov     sp,[real_sp]

                in      al, INT_MASK_PORT
                and     al, 0
                out     INT_MASK_PORT, al

                mov     ax, DGROUP
                mov     ds, ax
                mov     ss, ax
                mov     es, ax

                mov     ax,000dh
                out     CMOS_PORT,al
                sti
                ret
ENDP _real_mode


PROC    _pause          NEAR

        push    cx
        mov     cx,10
ploop0:
        push    cx
        xor     cx,cx
ploop1:
        loop    ploop1
        pop     cx
        loop    ploop0

        pop     cx
        ret

ENDP    _pause

PROC    _enable_interrupt NEAR

                sti
                in                      al, INT_MASK_PORT
                and             al, 0fch
                out             INT_MASK_PORT, al

                ret
ENDP    _enable_interrupt

        end

[ << Назад ] [ Содержание ] [ Далее >> ]