ストリング命令

アセンブラ

アセンブラの入門書だと、ほとんどが
　2進法だ16進法だ、レジスタがどうとかこうとか
　あまりに基本的な解説が始まり、それで半分終わってしまう。（うんざりですね）
　ここでは、これらは飛ばします。　自分で勉強してください。


とても詳しくて、お勧めなHPとして
　　http://hp.vector.co.jp/authors/VA000124/index.htm
　の中の　「アセンブラ入門」　とても良く出来てます。
　ここで、基礎は自習してください。



・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・


通常の？CPU　例えば　Z80のような単純？な物と比較して
　ｘ８６系のＣＰＵには　ストリング命令　なる
　特殊な、そして便利な命令があります。
　いきなり、そこまで飛びます。

　
【基本】
　文字列を一度に書き込んだり、比較できる命令です。
　①　MOVES*,LODS*,STOS*,CMPS*　INS* OUTS* の６種類の命令あり。
　　　*はB（バイト単位）、W（ワード）、D（ダブル・ワード）
　②　REP 命令を頭につけて繰り返し。（繰り返し回数はCXで指定）
　③　CLD,STD命令で、プラス方向かマイナス方向かを事前に指定。
　　　（通常は CLD:プラス方向がほとんどでしょうが）
　④　データ元（ソース）は　DS:SI で示す。
　　　データ先（ディスティネーション）は　ES:DI　で示す。
　

【応用】
　・REP MOVSB 　で　文字列のコピーに使える。
　・REP STOSB 　で　文字列のクリアに使える。（全て ALの値で埋める）
　・REPNE SCASB で　文字列内から文字を探すのに使える。
　・REPNE CMPSB で　文字列同士の比較に使える。
　・LODS は使い道がわからない？？？

【サンプル】
　　　　　cld　　　　　　　　　　　　　'DF=0 プラス方向
　　　　　mov　　　si,offset SOURCE　'ソースにある文字列を
　　　　　mov　　　di,offset DIST
　　　　　mov　　　cx,8　　　　　　　'８文字
　　　　　rep　　　movsb　　　　　　'DISTへコピー
　　　　　　:
SOURCE　　db　　　"1234ABCD"
DIST　　　db　　　10 dup(0)


これを踏まえて、ＯＳのコマンドを追加するに当たって
１文字づつ、アスキーコードで比較していたのでは、非常に判り辛いので
わかりやすく、文字列比較で行えるようにプログラムを変更する。


その上で、ファイルの内容を画面に表示する　TYPEコマンドを
追加してみます。

COMファイルの構造

資料

ここで、COMファイルの詳細を調べておきます。

　MS-DOSで実行可能な COMファイル は、
　64Kバイトまでのメモリしか使えないが、単純で
　セグメントを意識せずにプログラムが作れます。

　特徴としては、

  • 100hからロードされ、実行される。
  • 先頭部分に PSP*1 と呼ばれる領域がある。
  • セグメントはすべて同じ値。（これは当然ですね）
  • IPは 100h、SPは FFFEh で開始される。
  • スタックの最初(FFFEh,FFFFh)には０ｈが入っている。（RETすると0番地へ飛ぶ。）

完全に ＭＳ-ＤＯＳ互換を目指すなら、
この　PSP　の中身をＯＳがセットしてあげないといけないって事です。

００、０１ｈ：　ＩＮＴ２０ｈのコード　　　　　ＣＤｈ、２０ｈ
　　　　　　　　（プログラムの終了処理。）
０２，０３ｈ：　最大メモリセグメント　　使えるメモリが7_FFFFhなら 8000hが入る。
　　　０４ｈ：　固定値 00h？
０５〜０９ｈ：　MSDOS.sysへのFAR　CALL　CP/Mとの互換のためのもの（使っていない？）

０Ａ〜０Ｄｈ：　プログラム終了アドレス。　（セグメント、オフセットの順）INT22のコピー　
０Ｅ〜１１ｈ：　プログラム中断アドレス。　　　INT　23hのコピー。
１２〜１５ｈ：　致命的エラーの処理アドレス。　INT　24hのコピー。

　　　１６ｈ〜　　　空き

２Ｃ、２Ｄｈ：　環境設定?(Path=文字等)へのセグメントアドレス。

　　　２Ｅｈ〜　　　空き

５０，５１ｈ：　ＩＮＴ２１ｈのコード　　　　　ＣＤｈ、２１ｈ
　　　５２ｈ：　ＲＥＴＦのコード　　　　　　　ＣＢｈ　　　　
　プログラムから　call 50h　でも ファンクションコールができるようにしている。
　でも、ここも使っているプログラムはほとんど無いような気がする・・・

　　　５３ｈ〜　　　空き

５Ｃ〜６Ｂｈ：　第１ＦＣＢ（16バイト）　ＦＣＢ*2は本来32バイト必要？のはず。
６Ｃ〜７Ｆｈ：　第２ＦＣＢ（20バイト?）　COMコマンドのパラメータ１，２のFCBがセットされる。

　　　　８０ｈ：　COMコマンドのパラメータの文字数
８１ｈ〜ＦＦｈ：　パラメータ文字列（0Dhで終端）

この　PSPは　EXEコマンドでも同じ構造で、プログラムの先頭に用意されます。

                                                                                                                  • -

*1:Program Segment Prefix: コマンドのパラメータをここを通じて渡している

*2:FCB：ファイル・コントロール・ブロック

Hello.com を動くようにする

yang20052005-06-08



MS-DOSでは　ＩＮＴ ２１ｈ　（AH=機能番号）
でほとんどの機能を実行しています。


初期の頃に作った
　Hello.com　プログラムでは、
　
　ＩＮＴ ２１ｈ　の内の

　　機能番号　　機能

  1. 09h　　文字列の表示　(←DS:DX=表示文字ポインタ。'$'まで)
  2. 08h　　キー入力　　（→ALにキーコード、キー待ち、エコーなし）
  3. 4Ch　　DOSへ戻る 　（←AL DOSに戻すコード）

の　３つの機能を使っています。

これをまずは作ってみましょう。



同じ機能が BIOS にもあります。　手を抜いてこれを使ってしまいましょう。

　ＩＮＴ　１６ｈ　が　ＢＩＯＳのキー入力。（AH=00h）

　戻り値: AL=アスキーコード、　AH=スキャンコード　または
　　　　　AL=0 なら　AH=拡張キーコード

　キーコードの詳細表は、OADGリファレンスに載ってます。





さて、先の HeboOSの　ソースに少し手を加えて、再アセンブル。
　FDにイメージを書き、さらに Hello.com をFDにコピーして
　起動します。
　>dir　　　　　　で Helloファイルも見えますね。
　>Hello　　で実行してみて下さい。


　MS-DOSプログラム　Hello.com　を動かしてみた証拠が上の写真です。
　（暗くて見えづらいですが・・・）


　その、ソースリストが　↓　です。
　　　　id:yang2005:20050103


ＤＯＳやＷｉｎ上で起動したのと同様、画面に”Hello!”と表示され、
何かキーを押すと、OSに戻ります。

ベクタＭＡＰ

割り込み

　ｘ８６の（というか,ＡＴ互換機の）割り込みの資料はここを参考に！
　　　 ↓
　http://www.asahi-net.or.jp/~WR7S-NKMR/BeOS/Documents/IRQ.html

ここなら、一覧表になってます。
　　　 ↓
　http://www.ctyme.com/intr/int.htm


ＡＴ互換機は、
　INT 00h〜FFh の ２５６個に対して、幾つかはハードウェアに割り付けられています。

  • INT　00-07　　例外ハンドラ (内 INT　02h は NMI)
  • INT　08　　　IRQ0　　　システムタイマ
  • INT　09　　　IRQ1　　　キーボード
  • INT　0A　　　IRQ2　　　次の割り込みコントローラ②へ接続される
  • INT　0B　　　IRQ3　　　シリアルポート(COM2/COM4)
  • INT　0C　　　IRQ4　　　シリアルポート(COM1/COM3)
  • INT　0D　　　IRQ5　　　ISAサウンドカードなど
  • INT　0E　　　IRQ6　　　フロッピーディスクコントローラ
  • INT　0F　　　IRQ7　　　パラレルポート


　ここが、ソフトウェアで利用可能。　INT 10h〜INT 6Fh

　その先頭の方は、BIOSで使われています。

    • INT 10　　　ディスプレィ入出力
    • INT 11　　　装置構成を読み取り
    • INT 12　　　記憶領域を読み取り
    • INT 13　　　ディスク入出力
    • INT 14　　　ASYNC入出力
    • INT 15　　　システムサービス
    • INT 16　　　キーボード
    • INT 17　　　プリンタ
    • INT 18-19　　BIOS予約
      • INT 18h = 旧ROM-BASIC 起動（今はほとんど無い）
      • INT 19h = PCにリセットがかかる。
    • INT 1A　　　時刻
    • INT 1B　　　キーボードBREAKアドレス
    • INT 1C　　　タイマ
    • INT 1D-1F　　BIOS予約


ただし、すでに　BIOSで使っている所は、私たちが使えない。（使わない）

また、INT 21h以外でも、古いMS-DOSでは、次のINTも使ってしまってます。

    • INT 20　　　プログラムの終了。
    • INT 21　　　●DOSのファンクションコール。
    • INT 22　　　終了アドレス
    • INT 23　　　CTRL+C抜け出しアドレス
    • INT 24　　　致命的エラー抜け出しアドレス
    • INT 25　　　ディスク・リード
    • INT 26　　　ディスク・ライト
    • INT 27　　　プログラム常駐
    • INT 28-2E　　DOS/V用
    • INT 2F　　　多重割り込み処理
    • INT 30-32　　DOS/V用予約
    • INT 33　　　マウス
    • INT 34-3F　　DOS/V用予約
  • INT　70　　　IRQ8　　　リアルタイムクロック
  • INT　71　　　IRQ9　　　割り込みコントローラ①(IRQ2)からのデージーチェーン。
  • INT　72　　　IRQ10
  • INT　73　　　IRQ11
  • INT　74　　　IRQ12　　　PS/2マウス
  • INT　75　　　IRQ13　　　数値演算コプロセッサ
  • INT　76　　　IRQ14　　　Primary IDEコントローラ
  • INT　77　　　IRQ15　　　Secondary IDEコントローラ

　この先も、ソフトウェアで利用可能。　INT 78h〜INT FFh

この資料から、INT ４０ｈ〜６Ｆｈ 当たりが安全に使えそうです。



●の部分、INT ２１ｈを、
　DOSのファンクションコールと互換性のあるようにプログラムを作れば
　DOS用に作られた　COMプログラム程度は動くようになるはずです。

　別に　自作の独自ＯＳ　なんで、ＤＯＳ互換にしなくてもいいんですが、
　画面表示やキー入力ぐらいは、互換性があったほうがデバッグしやすい。



　HeboOSでは、独自の INT 80hを使おうとしているので
　　80h * 4 = 200h に　オフセット、202h（から2バイト）にセグメントを
　書き込んでいます。


　INT 21hだと、
　　21h * 4 = 084h に　オフセット、086h（から2バイト）にセグメント
　を書けば良いはずです。


まずは、簡単な DOS互換のシステムコールを作って、
前に作ったDOS用のプログラム（ここ→ id:yang2005:20050526 ）
　　Hello.COM
が、手作りＯＳで、動くようにしてみましょう。

メモリＭＡＰ

資料

ＰＣ／ＡＴ互換機（あえてＤＯＳ／Ｖ機とは呼ばない事！）の
　メモリＭＡＰを調べてみます。

　OSDev で かなり詳細に調べてますね！
　ここはいつも参考になる。　素晴らしい！!
　　　　↓
　http://community.osdev.info/index.php?%28AT%29memorymap

　ちなみに、ＬＩＮＵＸはこんな感じ。↓　（90000hから使っている?）
　http://www016.upp.so-net.ne.jp/e17/lb/setupAT.html


アドレス　内　容　　説　明　
_0000h〜_03FFh割り込みベクタ４バイトづつ、（セグメント＋オフセット）×256個。
_0400h〜_7BFFh30.72Kバイトの空き？使ってもいいのかな？
_7C00h〜_7DFFh512バイト。●ここにブートプログラムが読み込まれる。
_7E00h〜_7FFFh512バイト。ここもブート用に使って良いのでは？
_8000h〜9_FFFFh622.592Kバイト。ここが自由に使えるRAM領域（ここまでで640KB）
A_0000h〜B_FFFFh画面表示用ビデオRAM ここに書き込むと画面に表示される
C_0000h〜F_FFFFhビデオBIOSとか、いろいろここは使わない方が無難
10_0000h〜EF_FFFFh使えるRAMの可能性大。チェックしてから使用。(ここから先が、A20問題)
F0_0000h〜FF_FFFFh使えるない可能性あり。チェックしてから使用。
100_0000h〜無限大実装されている場合に限り・・・もう少し、大人になってから使ってみます。


ここで重要なのは、●の 7C00h〜　です。
ここに、FDやHDから、最初のプログラムが読み込まれ実行されるようです。

では、なぜ、こんな中途半端な 7C00h なんでしょう？

私が想像するに、

　　最初にAT機を（のBIOSを）開発した技術者が、

　　　① 1クラスタ(512バイト)もあれば、IPLローダぐらいは書けるだろう！

　　　② それでも足りなくなるとか、1クラスタが1024になったら困るんで、

　　　　　もう１クラスタ（合計1024バイト）あいてれば、十分だろう？

　　　③ IPLで ＯＳを　0400h〜に読み込ませれば・・・

　　　④ 0400h〜7BFFh(約30KB)もあれば、ＯＳには十分なはず？
　　　　　　　　　　　　　　↑
　　　　　　　　　　この考えが甘いな（笑）

　　　⑤ そうすれば、7C00h〜7FFFhも ＯＳ用に使えて無駄にならないし、

　　　　（最悪、ＯＳ用のスタックとして使ってもＯＫ）

　　　⑥ これなら、8000h〜は、アプリケーション用として、すっきり使える。

　　　　（私って、天才！！）


　っと、こんな風に考えたんだと思います。


よって、そっくりそのまま踏襲しようと思います。

ＯＳの容量が３２Ｋバイトを超えないうちは・・・


　

への未練

ＴＡＳＭ

TASMの使用を あきらめるには、いまひとつ
　踏ん切りがつかず、文法の違いを明らかにするためにも
　TASMで書き直してみました。

以下が、TASMのアセンブラでエラーなく通るソースです。

　しかし、日記に全ソースを公開するのは、無謀かな？

　とにかく、長いなー。

　何かボタンを押したら表示されるような機能が　ハテナにないかな？
　ボタンを押したら、ダウンロードできる機能でもいいんだが・・・
　　　　　　↓
　あまりに、ソースが長くて、日記が見づらくなるんで、
　ここにリンクをはりました。　クリックすると見れます。

　　　id:yang2005:20050102