PDF de programación - Unidad 4 - Recursos de Programación

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Unidad 4

Recursos de Programación

SISTEMAS BASADOS EN MICROPROCESADORES

Grado en Ingeniería Informática

EPS - UAM

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Índice

4. Recursos de programación.

Interrupciones BIOS.
Interrupciones DOS.
Ejecución de programas desde el DOS.

4.1.
4.2.
4.3.
4.4. PSP (Prefijo de Segmento de Programa).
4.5.

Tipos de programas: EXE, COM y residentes (TSR).

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4.1. Interrupciones BIOS (I)

BIOS (Basic Input/Output System): Es el firmware
básico instalado en la placa base.
Proporciona rutinas básicas de acceso al hardware.
Pueden dividirse en cinco grupos diferenciados:

Interrupciones asociadas a la CPU (INT 0 a INT 7)
Interrupciones asociadas al controlador de
interrupciones 8259 (INT 8 a INT 0Fh)
Servicios del BIOS (INT 10h a INT 1Ah e INT 40h)
Rutinas de usuario (INT 1Bh e INT 1Ch)
Punteros a tablas de datos (INT 1Dh a INT 1Fh e INT
41h)

Lista de interrupciones de Ralf Brown:

http://www.ctyme.com/rbrown.htm

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4.1. Interrupciones BIOS (II)

Asociadas a la CPU

INT 0: División por cero

Generada por la CPU cuando el cociente de una división
(DIV o IDIV) es demasiado grande para ser almacenado
en AL o AX.
Imprime en la consola ''Divide overflow'' y retorna al
DOS.

INT 1: Ejecución paso a paso

Se activa cuando la bandera de traza (TF) vale 1 y la
CPU ha ejecutado cualquier instrucción.
El DOS inicializa el vector de interrupción con una
dirección que contiene la instrucción IRET.
Los programas de depuración DEBUG, SYMDEB, TD,
…) cambian el vector a una rutina de servicio que
permite la ejecución paso a paso de los programas.

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4.1. Interrupciones BIOS (III)

Asociadas a la CPU

INT 2: No Enmascarable

Se activa con flanco ascendente en el pin NMI de la
CPU. El pin está conectado al detector de paridad de la
RAM.
Imprime en la consola ''Parity Check 1'' y detiene la
CPU.

INT 3: Punto de ruptura (breakpoint)

Se activa cuando que se ejecuta una instrucción con el
código CCh.
Se usa en programas de depuración: permite la
ejecución de un programa hasta que se encuentra esa
instrucción.
El DOS inicializa el vector de interrupción con una
dirección que contiene la instrucción IRET.

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4.1. Interrupciones BIOS (IV)

Asociadas a la CPU

INT 4: Desbordamiento (overflow)

Se activa mediante la instrucción INTO.
Genera una INT 4 sí bandera O=1.
El DOS inicializa el vector de interrupción con una
dirección que contiene la instrucción IRET.

INT 5: Imprimir pantalla

Esta interrupción imprime el texto que se está mostrando
en pantalla.
Puede activarse pulsando la tecla Impr-Pant.

INT 6, INT 7 (No utilizadas)

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4.1. Interrupciones BIOS (V)

Asociadas al controlador de interrupciones

Las interrupciones 8 a 15 (0Fh) están asociadas al
controlador de interrupciones hardware (8259A) y se
activan cada vez que se produce un flanco en sus
entradas IRQ0 a IRQ7.
INT 8: Temporizador

El temporizador del sistema (8253) activa esta
interrupción 18.2 veces por segundo (cada 55 ms).
La rutina de servicio incrementa en uno el contador de
32 bits situado en las siguientes direcciones de la BIOS
(y lo pone a cero cada 24 horas):

0040h:006Ch (palabra baja)
0040h:006Eh (palabra alta)

La rutina de servicio también activa una INT 1Ch.

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4.1. Interrupciones BIOS (VI)

Asociadas al controlador de interrupciones

INT 9: Teclado

Se activa cada vez que se pulsa o libera una tecla.
La rutina de servicio guarda el código de la tecla en el
buffer de teclado.

INT 0Ah (No utilizada)
INT 0Bh: Puerto serie 1
INT 0Ch: Puerto serie 2
INT 0Dh: Disco duro (XT) o puerto paralelo 2 (AT)
INT 0Eh: Disquete
INT 0Fh: Puerto paralelo 1

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4.1. Interrupciones BIOS (VII)

Servicios del BIOS

INT 10h: Entrada/Salida de vídeo

Diversas funciones relacionadas con la salida de vídeo
según el valor de AH.

INT 11h: Chequeo del equipo físico

Retorna en AX una descripción del hardware instalado
(bancos de memoria, número de puertos serie y
paralelos, etc.).

INT 12h: Tamaño de memoria

Retorna en AX el número de bloques de 1 KB de la
memoria RAM instalada.
INT 13h: Acceso a disco

Diversas funciones relacionadas con acceso a disquete
o disco duro a nivel de sector o pista según valor de AH.

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4.1. Interrupciones BIOS (VIII)

Servicios del BIOS

INT 14h: Acceso a puerto serie RS-232
INT 15h: Acceso a cassette
INT 16h: Entrada/Salida de teclado

Diversas funciones relacionadas con el teclado según el
valor de AH.

INT 17h: Entrada/Salida de impresora
INT 18h: Ejecución del BASIC
INT 19h: Inicio del sistema

Lee el sector 1 de la pista 0 del disco de arranque y
ejecuta el programa de arranque del DOS.

INT 1Ah: Hora del día

Acceso al contador de 32 bits del temporizador (INT 8).

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4.1. Interrupciones BIOS (IX)

Rutinas de usuario

INT 1Bh: Ruptura desde teclado

La activa la rutina de servicio de la INT 9 (teclado)
cuando detecta Ctrl-C (Ctrl-Break).
El BIOS inicializa el vector de interrupción con una
dirección que contiene la instrucción IRET.
El DOS cambia el vector de interrupción a la rutina de
servicio de la INT 23h (rutina de servicio de Ctrl-Break).

INT 1Ch: Tic del temporizador

La activa la rutina de servicio de la INT 8 (timer).
El BIOS inicializa el vector de interrupción con una
dirección que contiene la instrucción IRET.

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4.1. Interrupciones BIOS (X)

Punteros a tablas de datos

Las interrupciones 1Dh a 1Fh y 41h son en realidad
direcciones de tablas de parámetros usadas por los
servicios de vídeo y disco del BIOS.
INT 1Dh: Parámetros de vídeo
INT 1Eh: Parámetros de disquete
INT 1Fh: Tabla de caracteres gráficos
INT 41h: Parámetros de disco duro

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4.2. Interrupciones DOS (I)

INT 20h: Finaliza programa

Acaba ejecución de programa retornando al intérprete de
comandos. Microsoft recomienda usar en su lugar INT
21h con AH=4Ch (finaliza programa, cerrando ficheros y
liberando memoria).

INT 21h: Dispatcher del DOS

Ejecuta los distintos servicios del DOS según AH.

INT 22h: Dirección de terminación

Dirección de la rutina que se ejecuta cuando finaliza el
programa. No debe llamarse directamente.
INT 23h: Rutina de servicio de CTRL-Break

Llamada por DOS cuando detecta CTRL-C (CTRL-
Break). No debe llamarse directamente.

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4.2. Interrupciones DOS (II)

INT 24h: Manejador de errores críticos

Invocada por DOS cuando se produce un error crítico en
acceso a un dispositivo hardware (disco, impresora, …)

INT 27h: Finaliza programa dejando residente

Acaba ejecución de un programa .COM (driver)
dejándolo residente en memoria.
Para dejar residente un programa .EXE su usa en su
lugar INT 21h con AH=31h.

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4.3. Ejecución de programas desde el DOS

Los programas en código máquina están almacenados
en ficheros ejecutables de disco.
Cuando se ejecuta un programa, el intérprete de
comandos carga el contenido de su fichero ejecutable
en una zona libre que reserva en memoria RAM.
Como parte de la carga se añade una zona de 256
bytes que contiene datos relacionados con el programa
(Prefijo de Segmento de Programa, PSP)
Los ficheros ejecutables pueden estar en formato .EXE
o .COM, teniendo su ejecución un comportamiento
ligeramente distinto.
Cuando acaba un programa, se devuelve el control al
intérprete de comandos del DOS. La memoria que
ocupaba se libera salvo que se deje residente.

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4.4. PSP (Prefijo de Segmento de Programa)

(I)

Zona de datos de 256 bytes que encabeza los
programas .EXE o .COM una vez están cargados en
memoria RAM para su ejecución.
Generada por el DOS mediante el intérprete de
comandos (COMMAND.COM).
Campos más destacados del PSP:

Offsets 0 y 1 (2 bytes)
Instrucción INT 20h.
Permite acabar el programa saltando al offset 0 (no
recomendado).

Offsets 0Ah a 0Dh (4 bytes)

Vector original de la rutina de servicio de la INT 22h
(dirección de terminación de programa)
Cuando acaba el programa se copia a la tabla de vectores
de interrupción y se salta a esa dirección.

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4.4. PSP (Prefijo de Segmento de Programa)

(II)

Offsets 0Eh a 11h (4 bytes)

Vector original de la rutina de servicio de la INT 23h (Ctrl-
Break)
El programa puede cambiar la rutina de esa interrupción
para capturar Ctrl-C/Ctrl-Break.
Cuando acaba el programa se repone la rutina original
copiando su dirección desde este campo a la tabla de
vectores de interrupción.

Offsets 12h a 15h (4 bytes)

Vector original de la rutina de servicio de la INT 24h
(Manejador de errores críticos)
El programa puede cambiar la rutina de esa interrupción
para capturar errores críticos.
Cuando acaba el programa se repone la rutina original
copiando su dirección desde este campo a la tabla de
vectores de interrupción.

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4.4. PSP (Prefijo de Segmento de Programa)

(III)

Offsets 2Ch y 2Dh (2 bytes)

Número de segmento físico que contiene una copìa de
las variables de entorno del DOS.
Permite al programa acceder a esas variables.

Offset 80h (1 byte)

Tamaño en bytes de los parámetros del programa en línea
de comandos.

Offsets 81h a FFh (127 bytes)

Códigos ASCII de los parámetros del programa en línea
de comandos. Acaba con código 13 (retorno de carro).
Permite al programa acceder a los parámetros indicados
por línea de comandos.

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4.4. PSP (Prefijo de Segmento de Programa)

(IV)

Ejemplo

Dadas las siguientes variables de entorno (comando
SET de DOS):

COMSPEC=C:\DOS60\COMMAND.COM
PROMPT=$P$G
TEMP=C:\TEMP
PATH=C:\TD;C:\TASM

Si se ejecuta el programa PROGRAMA con los
parámetros /D y C:\DISCO:

C:\> PROGRAMA /D C:\DISCO

El PSP tendría la siguiente forma:

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4.4. PSP (Prefijo de Segmento de Programa)

(V)

Ejemplo

Dirección del manejador de
error crítico: 103Dh:0956

PSP 193F:0000 CD 20 FF 9F 00 9A F0 FE - 1D F0 8E 09 3D 10 2B 0A

193F:0010 3D 10 56 09 3D 10 2D 10 - 01 01 01 00 02 FF FF FF
193F:0020 FF FF FF FF FF FF FF FF - FF FF FF FF 38 19 7C 8F
193F:0030 3D 10 14 00 18 00 3F 19 - FF FF FF FF 00 00 00 00
193F:0040 06 00 00 00 00 00 00 00 - 00 00 00 00 00 00 00 00
193F:0050 CD 21 CB00 00 00 00 00 - 00 00 00 00 00 20 20 20
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