word ss1;

word sp2; // указатель стека кольца 1

word ss2;

word ip; // регистры процессора

word flags;

word ax;

word cx;

word dx;

word bx;

word sp;

word bp;

word si;

word di;

word es;

word cs;

word ss;

word ds;

word ldtr;

} tss;

3.5.2 Переключение задач.

В качестве способа переключения между задачами выберем команду JMP. Неудобство в этом случае представляет то, что если, к примеру, задача 1 вызвала задачу 2, то вернуться к задаче 2 можно только вызвав снова команду JMP и передав ей TSS задачи 1.

Реализация альтернативного метода через команду CALL позволяет создавать механизм вложенных вызовов задач, но выглядит гораздо более трудоемким и требует организации вентилей вызова задач.

Функция переключения задач называется jump_to_task() и реализована в модуле TOSSYST.ASM:

PROC _jump_to_task NEAR

push bp

mov bp,sp

mov ax,[bp+4] ; получаем селектор

; новой задачи

mov [new_select],ax ; запоминаем его

jmp [DWORD new_task] ; переключаемся на

; новую задачу

pop bp

ret

ENDP _jump_to_task

Переключение задач происходит в функции Timer_int() из модуля TIMER.C. Эта функция вызывается по прерыванию таймера. Выбор какая задача получит процессор в данный момент решает диспетчер задач, организованный как функция dispatcher(), описанная в модуле TIMER.C. Диспетчер работает по самому простому алгоритму – по кругу переключает процессор между задачами.

3.5.3 Разделение ресурсов.

Разделение ресурсов для задач организовано в файле SEMAPHOR.C. Сам семафор представляет собой целое 2-х байтное число (int). В принципе можно было обойтись и одним битом, но это требует несколько более сложного кода.

Так как операционная система у меня получается ну очень крошечная, я думаю будет достаточно предположить, что максимальное количество семафоров в системе будет равно 5. Поэтому в файле SEMAPHOR.C задан статический массив из 5 семафоров:

word semaphore[5];

Работа задач с семафорами организуется при помощи 3-х функций:

- sem_clear() – процедура сброса семафора,

- sem_set() – процедура установки семафора,

- sem_wait() – процедура ожидания семафора.

3.5.4 Задачи.

Исполняющиеся задачи организованы как просто функции, в модуле TASKS.C.

Задача task1() выполняется единократно, после чего передает управление операционной системе.

Задачи task2() и flipflop_task() работают в бесконечных циклах, рисуя на экране двигающиеся линии, тем самым обозначая свою работу. Задача flipflop_task() работает с меньшим периодом и только тогда, когда установлен семафор 1.

Задача keyb_task() вводит символы с клавиатуры и отображает скан-коды нажатых клавиш, а также состояние переключающих клавиш на экране. Если нажимается клавиша ESC, задача устанавливает семафор номер 0. Работающая параллельно главная задача ожидает установку этого семафора. Как только семафор 0 окажется установлен, главная задача завершает свою работу и программа возвращает процессор в реальный режим, затем передаёт управление MS-DOS.

4. Полные исходные тексты программы.

4.1 Файл TOS.INC. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке ассемблера.

CMOS_PORT equ 70h

PORT_6845 equ 63h

COLOR_PORT equ 3d4h

MONO_PORT equ 3b4h

STATUS_PORT equ 64h

SHUT_DOWN equ 0feh

INT_MASK_PORT equ 21h

VIRTUAL_MODE equ 0001

A20_PORT equ 0d1h

A20_ON equ 0dfh

A20_OFF equ 0ddh

EOI equ 20h

MASTER8259A equ 20h

SLAVE8259A equ 0a0h

KBD_PORT_A equ 60h

KBD_PORT_B equ 61h

L_SHIFT equ 0000000000000001b

NL_SHIFT equ 1111111111111110b

R_SHIFT equ 0000000000000010b

NR_SHIFT equ 1111111111111101b

L_CTRL equ 0000000000000100b

NL_CTRL equ 1111111111111011b

R_CTRL equ 0000000000001000b

NR_CTRL equ 1111111111110111b

L_ALT equ 0000000000010000b

NL_ALT equ 1111111111101111b

R_ALT equ 0000000000100000b

NR_ALT equ 1111111111011111b

CAPS_LOCK equ 0000000001000000b

SCR_LOCK equ 0000000010000000b

NUM_LOCK equ 0000000100000000b

INSERT equ 0000001000000000b

STRUC idtr_struc

idt_len dw 0

idt_low dw 0

idt_hi db 0

rsrv db 0

ENDS idtr_struc

4.2 Файл TOS.H. Определение констант и структур для модулей, составленных на языке Си.

#define word unsigned int

// Селекторы, определённые в GDT

#define CODE_SELECTOR 0x08 // сегмент кода

#define DATA_SELECTOR 0x10 // сегмент данных

#define TASK_1_SELECTOR 0x18 // задача TASK_1

#define TASK_2_SELECTOR 0x20 // задача TASK_2

#define MAIN_TASK_SELECTOR 0x28 // главная задача

#define VID_MEM_SELECTOR 0x30 // сегмент видеопамяти

#define IDT_SELECTOR 0x38 // талица IDT

#define KEYBIN_TASK_SELECTOR 0x40 // задача ввода с клавиатуры

#define KEYB_TASK_SELECTOR 0x48 // задача обработки

// клавиатурного прерывания

#define FLIP_TASK_SELECTOR 0x50 // задача FLIP_TASK

// Байт доступа

typedef struct

{

unsigned accessed : 1;

unsigned read_write : 1;

unsigned conf_exp : 1;

unsigned code : 1;

unsigned xsystem : 1;

unsigned dpl : 2;

unsigned present : 1;

} ACCESS;

// Структура дескриптора

typedef struct descriptor

{

word limit; // Предел (размер сегмента в байтах)

word base_lo; // Базовый адрес сегмента (младшее слово)

unsigned char base_hi; // Базовый адрес сегмента (старший байт)

unsigned char type_dpl; // Поле доступа дескриптора

unsigned reserved; // Зарезервированные 16 бит

} descriptor;

// Структура вентиля вызова, задачи, прерывания,

// исключения

typedef struct gate

{

word offset;

word selector;

unsigned char count;

unsigned char type_dpl;

word reserved;

} gate;

// Структура сегмента состояния задачи TSS

typedef struct tss

{

word link; // поле обратной связи

word sp0; // указатель стека кольца 0

word ss0;

word sp1; // указатель стека кольца 1

word ss1;

word sp2; // указатель стека кольца 1

word ss2;

word ip; // регистры процессора

word flags;

word ax;

word cx;

word dx;

word bx;

word sp;

word bp;

word si;

word di;

word es;

word cs;

word ss;

word ds;

word ldtr;

} tss;

// Размеры сегментов и структур

#define TSS_SIZE (sizeof(tss))

#define DESCRIPTOR_SIZE (sizeof(descriptor))

#define GATE_SIZE (sizeof(gate))

#define IDT_SIZE (sizeof(idt))

// Физические адреса видеопамяти для цветного

// и монохромного видеоадаптеров

#define COLOR_VID_MEM 0xb8000L

#define MONO_VID_MEM 0xb0000L

// Видеоржеимы

#define MONO_MODE 0x07 // монохромный

#define BW_80_MODE 0x02 // монохромный, 80 символов

#define COLOR_80_MODE 0x03 // цветной, 80 символов

// Значения для поля доступа

#define TYPE_CODE_DESCR 0x18

#define TYPE_DATA_DESCR 0x10