48289 (Программы DOS), страница 2

Область префикса длиной 128 байт от 0080Н до 00FFН, устанавливаемая системой МS DOS до передачи управления транзитной программе, служит также стандартной дисковой областью пересылки (disk transfer area, DTA). Если программа явным образом не изменяет DТА, то все операции чтения или записи файла, затребованные вызовами группы функций типа FСВ (file control bloc - блок управления файлами), автоматически используют эту область в качестве буфера данных.

2.3 Программы типа .COM

Программы типа .СОМ хранятся на диске в виде файлов, в которых содержится абсолютный образ машинных команд, предназначенных для выполнения. Так как файлы не содержат никакой настроечной информации, то они компактнее эквивалентных файлов типа .ЕХЕ, к тому же загружаются для выполнения немного быстрее. Заметим, что DOS не пытается выяснить, действительно ли файл типа .СОМ содержит выполнимую программу (в отличие от файла .ЕХЕ нет признака, ни контрольной суммы). Система заносит любой файл с расширением .СОМ в память и передает ему управление.

Tак как программы типа .СОМ загружаются непосредственно над префиксом сегмента программы и, кроме того, не имеют заголовка, который может задавать другую точку входа, то их начальный адрес всегда составляет 0100H, что определено размером префикса. Максимальная длина программы типа .СОМ составляет 65536 байт минус длина префикса (256 байт) и обязательное слово стека (2 байта) [2, c. 54].

Когда управление передается программе типа .СОМ, все регистры указывают на префикс. В указатель стека SР, если позволяет память, помещается число 0FFFFН, в противном случае - максимальный адрес памяти минус 2 байта. (DOS при входе в программу помещает в стек нулевое слово.)

Несмотря на то что размер выполнимого файла типа .СОМ не может превзойти 64 К, существующие в настоящее время версии системы МS DOS выделяют программам типа .СОМ в момент их загрузки всю область транзитных программ. Так как такие программы часто являются наследием раннего периода МS-DOS и необязательно корректны в отношений управления памятью, то операционная система делает наихудшее предположение и дает программам типа .СОМ все, что возможно. Если программа типа .СОМ хочет использовать для возбуждения другого процесса функцию ЕХЕС, то сначала она должна сократить выделяемую ей память до минимума, обеспечивающего продолжение ее работы, обращая внимание при этом на сохранение стека программы. Когда программа типа .СОМ завершает выполнение, она возвращает управление операционной системе с помощью системного прерывания Int 21Н с функцией 4СН.

Прикладная программа типа .СОМ может компоноваться из многих отдельных объектных модулей. Все модули должны использовать одно и то же имя сегмента программы и имя класса, причем модуль с точкой входа по относительному адресу 0100Н внутри сегмента при компоновке должен быть первым. Кроме того, внутри программы типа .СОМ все процедуры должны иметь атрибут NEAR (ближний), так как вся выполнимая программа постоянно находится в одном сегменте [10, c. 29].

В процессе компоновки программы типа .СОМ компоновщик выдает на экран дисплея сообщение:

Warning: no stack segment (Предупреждение: нет сегмента стека)

Это сообщение можно игнорировать. Результатом работы, компоновщика является файл типа .ЕХЕ, который до выполнения должен быть преобразован с помощью системной утилиты EXE2BIN в файл типа .СОМ.

2.4 Программы типа .EXE

Структура программы типа .СОМ очень проста, а поэтому программист, которому нужно скомпилировать подобного сорта быструю утилиту, может сосредоточиться на логике программы и в минимальной степени вникать проблемы управления транслятором. Однако программы типа .СОМ имеют определенные недостатки, и поэтому наиболее серьезные программы на языке ассемблера в системе DOS написаны так, что их можно преобразовать в файлы типа .ЕХЕ.

В то время как программы типа .СОМ имеют существенное ограничение на общий размер (не более 64 Кбайт в сумме на собственно программу, данные и стек), программы типа .ЕХЕ могут быть практически неограниченного размера. Хотя обычный программный загрузчик в системе DOS не использует этого достоинства файлов типа .ЕХЕ, но способность загружать отдельные части больших программ в разные участки памяти, а также благоприятная возможность выделить "чистый код" программы, который может разделяться несколькими задачами, - все это существенно в многозадачных средах типа Мicrosoft Windows.

В операционной системе DOS загрузчик всегда вводит программу типа .ЕХЕ в память непосредственно над префиксом сегмента программы, хотя порядок сегментов программы, данных и стека может меняться. Файл типа .ЕХЕ содержит заголовок, или блок управляющей информации характерного формата. Размер заголовка определяется числом команд программы, настраиваемых во время загрузки, но всегда кратен 512 байт. До того как DOS передает управление программе, вычисляются начальные значения регистра сегмента программы CS и указателя команд IP, при этом используются информация о точке входа из заголовка файла типа .ЕХЕ, а также адрес загрузки программы. Эта информация извлекается из оператора ЕND исходного текста одного из модулей программы. Регистры сегмента данных DS и дополнительного сегмента ES указывают на префикс, таким образом, программа может обращаться к указателю блока окружения, хвосту команды и другой полезной информации, находящейся в РSР [5, c. 65].

Начальное содержимое регистра сегмента стека SS и указателя стека SP устанавливается из заголовка. Эта информация берется из объявления сегмента с атрибутом SТАСК в исходном тексте программы. Пространство памяти, выделяемое под стек, может инициализироваться тем или иным значением в зависимости от определения сегмента стека.

Когда программа типа .ЕХЕ завершает свою работу, то она должна вернуть управление DOS с помощью прерывания Int 21Н с функцией 4СН.

Программа типа .ЕХЕ, поступающая на вход компоновщика, может состоять из большого числа отдельных объектных модулей. Допускается, чтобы каждый модуль использовал уникальное имя сегмента программы, а процедуры имени атрибут либо NEAR, либо FAR в зависимости от условий определения имени и размеров выполнимой программы. Программист должен заботиться о том, чтобы компонуемые вместе модули содержали только один сегмент с атрибутом SТАСК и только одну точку входа, определяемую директивой ассемблера ЕND. Результатом работы компоновщика является файл с расширением .ЕХЕ, который можно немедленно запустить на выполнение [6, c. 31].

2.5 Резидентные программы

Большинство программ, выполнив свою работу, освобождают память и заменяются другими. Но некоторые, так называемые резидентные программы, остаются в памяти до тех пор, пока вы не выключите компьютер или не произведете перезапуск системы. Эти программы называют также резидентными в памяти или TSR-программами (terminate and stay - завершить и остаться) [13, c. 78].

Когда ДОС запускает программу, он находит для нее пространство в памяти, копирует программу с диска в память и затем на время передает управление от компьютера этой программе. Обычно по окончании работы программа возвращает управление компьютером операционной системе, и DOS использует память, которая была занята предыдущей программой, для следующей. С резидентными программами дело обстоит иначе. Когда резидентная программа завершает начальную часть своей работы, она передает управление компьютером операционной системе, но одновременно сообщает, чтобы последняя не отдавала другим программам ту область памяти, в которую она была загружена. Программа просит DOS оставить ее в памяти. В свою очередь система выставляет барьер там, где кончается резидентная программа, и загружает следующую нашу программу над резидентной программой. Что означает "над" резидентной программой? Когда мы говорим о памяти, мы связываем любую ее часть с адресом. Адреса начинаются с малых и располагаются по возрастанию. DOS и резидентные программы располагаются по адресам, начиная с малых номеров, поэтому, когда говорится, что программа загружается над другой программой, то имеется в виду, что она помещается в памяти по адресам с большими номерами. В результате, резидентная программа соединяется с небольшой частью DOS, которая остается в нижней части компьютерной памяти. Все последующие программы, которыми вы пользуетесь, будут работать в области памяти с более высокими адресами, не затрагивая резидентную программу и DOS, находящиеся ниже. Таким образом, резидентная программа постоянно находится в памяти до тех пор, пока не будет выключен компьютер.

В чем состоит суть резидентных программ? В отличие от других программ резидентная программа остается активной даже после, того, когда она, завершила свою работу. Программа остается в памяти и может продолжить свою работу, даже если после нее вы запускаете, другие программы.

Резидентные программы имеют много применений. Сама DOS включает в себя четыре различные резидентных программы. Известно также много других интересных резидентных программ, которые не являются составной частью DOS [7, c. 84].

Одна из резидентных программа DOS вызывается командой PRINT, и действует как своего рода накопитель печати (спулер). Работа накопителя печати состоит в том, чтобы выводить на принтер информацию, не занимая процессор на то время, когда производится печатание, резидентная программа PRINT справляется с этой задачей, беря на себя работу по своевременной подаче информации для принтера, оставляя в то же время процессор доступным для обслуживания других программ. Она загружает процессор процессом вывода на печать ровно настолько, чтобы принтер был постоянно занят своей работой оставляя основную часть ресурса процессора для работы других программ [12, c. 39].

По характеру своей работы программа PRINT относится к так называемым фоновым программам.

Еще один пример резидентной программы DOS - программа GRAPHICS, которая обеспечивает вывод на принтер графических изображений на экране монитора. Она загружается в память по команде GRAPHICS, но ничего не делает до тех пор, пока не будет нажата клавиша PrtSc (печать экрана). После нажатия этой клавиши выводит на печать графическое изображение, которое в этот момент присутствует на экране монитора.

2.6 Расширители DOS

Расширители DOS, дос-экстендеры (англ. DOS extenders) — технологии, позволяющие программам, работающим под управлением операционных систем семейства DOS, выполняться в защищённом режиме процессора. Существуют 16- и 32-битные расширители DOS [13, c. 78].

16-битные расширители предназначены для работы на процессорах Intel 80286 и выше, 32-битные — Intel 80386 и выше.

Работа в защищённом режиме нужна в первую очередь для преодоления ограничения адресации в реальном режиме (программа, выполняющаяся в реальном режиме процессора под управлением DOS, может адресовать только 1 Мб), не прибегая к приёмам вроде переключения банков памяти.

32-битные расширители также позволили DOS-программам выполняться в 32-битном режиме, который во многих случаях более эффективен по производительности, чем 16-битный.

Расширители DOS включают инструментальные средства для разработки приложений, часто поставлявшиеся с компиляторами, а также выполнимый код либо в виде отдельного файла (выполнимого или подгружаемого) или группы файлов, либо встраиваемый в файл продукта. Многие компиляторы имели специальные параметры и библиотеки для генерации кода под конкретный расширитель DOS [10, c. 91].

Расширители DOS предоставляют прикладной программе различные сервисы по управлению памятью и т. п. через программные прерывания.

Всем расширителям DOS приходится вызывать DOS API для доступа к диску, сети и т. д. На Intel 80386 это стало осуществлять легче, поскольку DOS можно оставить выполняться внутри задачи виртуального 8086 режима, к которой может обращаться 16- или 32-битный код. Однако на Intel 80286 вызывать DOS сложнее, потому что у 286 была только инструкция для переключения из реального в защищённый режим, а обратно не было.

Изначально расширители DOS сами выполняли переключение в защищённый режим и управляли расширенной памятью. Позднее, когда в практику вошло использование специальных менеджеров защищённой памяти, таких как CEMM или QEMM на 80386, стало необходимым создать возможность для будущих программ входить и в защищённый режим, был разработан VCPI, который предоставлялся этими менеджерами. Однако это плохо стыковалось с многозадачными ОС и не поддерживалось Microsoft, чья альтернатива, интерфейс DPMI, стала более распространённой.

Наибольшего успеха добился расширитель DOS/4G (поставлявшийся с компилятором Watcom как DOS/4GW), не в последнюю очередь благодаря игре Doom, написанной под него.

Среди остальных расширителей можно отметить: Phar Lap 386/DOS-Extender; Quarterdeck DESQview и DESQview /X, обеспечивающий многозадачную и многооконную работу обычных программ DOS; 16- и 32-битные расширители DOS фирмы Borland, поставлявшиеся с компиляторами C++ и Паскаля; GO32 (используется в GCC и Free Pascal); WDOSX (эмулирует подмножество Win32 и позволяет некоторым консольным программам выполняться под DOS); HX DOS Extender - эмулирует Win32 и позволяет некоторым консольным и OpenGL программам выполняться; CWSDPMI Используется в программах DOS, созданных с помощью DJGPP, является заменой GO32; DOS/32 Advanced DOS Extender — наиболее современный расширитель DOS, свободно используемый и с открытым исходным текстом. Часто обновляется [9, c. 41].

Глава 3. Примеры программ, работающих под управлением DOS

3.1 Автоматизированная диагностическая система «АМСАТ - 7.81»

АМСАТ - оригинальный, не имеющий в мировой практике компьютерно-программный комплекс, предназначенный для проведения зональной экспресс-диагностики функционального состояния человека в поликлиниках, профилакториях, реабилитационных центрах и специальных санаториях. При создании системы использованы работы Р.Фоля, В.Шмидта, Х.Пфлаума и др.

АМСАТ представляет собой комплекс из измерительного устройства, компьютера и измерительно-диагностирующей программы. Основным принципом работы АМСАТ является измерение электрических параметров биологически активных зон кожи несущих информацию о состоянии взаимосвязанных с ними органов и тканевых систем. Процесс измерения охватывает 6 биологически активных зон кожи и занимает не более 30 секунд.

Программа работает под управлением DOS версии не ниже 5.00. Интерфейс программы выполнен в стиле WINDOWS 3.1, при этом загружать графическую оболочку WINDOWS не нужно. При проведении неверифицированного обследования, система не требует высокой квалификации оператора и не имеет аналогов по времени проведения обследования. Значение результатов экспресс-диагностики многократно превышают материальные, временные и эксплуатационные затраты на исследование.

3.2 Программа SLS-Касса

Программа SLS-Касса обеспечивает совместную работу программы SLS-Склад и фискальных регистраторов: Мебиус, MSTAR-Ф; группы фискальных регистраторов, поддерживаемых "общим драйвером DOS" фирмы Атол: "ТОРНАДО" ("МЕРКУРИЙ-114ю1 Ф" версия 04), "ФЕЛИКС-РК" версия 01, "ФЕЛИКС-Р Ф" версия 02, "ФЕЛИКС-02К" версия 01, "Триумф-Ф" версия 01, "Меркурий-140Ф" версий 02 и 03; POS-терминалов: IPC с программным обеспечением "Пилот", ABS с программным обеспечением фирмы "Синт". Программа может работать в двух режимах: с использованием каждой кассой отдельного компьютера; с использованием одного компьютера для обслуживания нескольких кассовых аппаратов.

В первом режиме получается недорогой (в 2-3 раза дешевле IPC), но полнофункциональный POS терминал. Кассир использует клавиатуру компьютера, а кассовый аппарат, подключенный через порт RS-232, работает как фискальный принтер. Клавиатура кассового аппарата используется только для выполнения специальных функций - выдачи контрольных кассовых лент и отчетов. Программа обеспечивает работу со сканером штрих-кодов, подключаемым в разрыв клавиатуры. Второй режим обеспечивается использованием программных средств, предоставляемых производителями кассовых аппаратов (кроме АМС-100Ф). При этом программа SLS-Касса обеспечивает экспорт файла товаров и импорт результатов работы касс в соответствии с потребностями каждого из программных средств.

Программа имеет два режима работы - режим администратора и режим кассира. Режим кассира используется только при работе кассового аппарата в качестве фискального принтера. В режиме администратора можно настроить работу программы - установить тип используемых кассовых аппаратов, создать описание пользователей системы и определить информацию, необходимую для работы кассиров. Программа работает под управлением DOS, но может работать под Windows 3.1/95/98/NT или OS/2 как DOS-приложение.