Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

Если нажатой клавише соответствует буква, цифра или знак препинания, обработчик клавиатуры использует скан-код, чтобы определить соответствующий код ASCII с учетом того, была ли нажата клавиша Shift. Впоследствии он записывает этот код ASCII в видеопамять в соответствии с позицией курсора. Эта процедура называется эхо — отображение на экране символов, соответствующих нажатым клавишам. Курсор сдвигается на одну позицию вправо, располагаясь сразу после только что выведенного на экран символа. Таким образом в клавиатуру можно ввести множество символов, и они будут отображены на экране.

Если была нажата клавиша Backspace (соответствующая коду ASCII 08h), обработчик клавиатуры стирает последний записанный в видеопамять символ и перемещает курсор на одну позицию назад. (Стирание символа происходит путем записи кода ASCII 20h (символ пробела) в конкретную ячейку памяти.)

Обычно человек, работающий с клавиатурой, набирает символьную строку, пользуясь клавишей Backspace для исправления ошибок, а затем нажимает клавишу Return, часто обозначаемую словом Enter. Точно так же, как нажатие клавиши Return на электрической пишущей машинке указывает на необходимость перехода к началу следующей строки, нажатие Enter означает, что пользователь закончил набирать строку текста.

Когда обработчик клавиатуры взаимодействует с клавишей Return, или Enter (которая соответствует коду ASCII 0Dh), строка текста в видеопамяти интерпретируется как команда компьютеру, указание выполнить некое действие. Обработчик клавиатуры включает командный процессор , который понимает, например, три команды: W, D и R.

Если строка текста начинается с буквы W, она соответствует команде «Записать» (Write) некоторые байты в память. Допустим, на экране введена следующая строка.

W 1020 35 4F 78 23 9B AC67

Эта команда сигнализирует командному процессору, что нужно записать шестнадцатеричные байты 35, 4F в адреса памяти начиная с 1020h. Для выполнения этого задания обработчик клавиатуры должен перевести коды ASCII в байты. Такая трансформация обратна той, что я продемонстрировал ранее.

Если строка текста начинается с буквы D , она соответствует команде «Отобразить» (Display) некоторые из содержащихся в памяти байтов. В ответ на строку командный процессор отображает на экране 11 байт, хранящихся в ячейках памяти начиная с 1030h.

D1030

Я упоминаю 11 байт , потому что именно столько уместится в строке шириной в 40 символов после адреса. Вы можете использовать команду «Отобразить» для просмотра содержимого памяти.

Если строка текста начинается с буквы R , то она соответствует команде Run («Запустить»). Эта команда выглядит так:

R1000

и означает: «Запустить программу, которая хранится в ячейках памяти начиная с адреса 1000h». Командный процессор сохраняет адрес 1000h в пару регистров HL, затем выполняет команду PCHL, которая загружает в счетчик команд содержимое регистров HL, при этом осуществляется переход к соответствующему адресу.

Создание работоспособного обработчика клавиатуры и командного процессора — шаг вперед. После этого вам больше не придется мучиться с пультом управления. Ввод данных с клавиатуры проще, быстрее и аккуратнее.

Конечно, все еще остается нерешенной проблема исчезновения написанного кода при отключении питания. По этой причине вы, вероятно, решите хранить весь этот новый код в постоянной памяти, или ПЗУ. В предыдущей главе мы обсуждали микросхему ПЗУ, содержащую все комбинации точек, необходимые для отображения на экране символов ASCII, и предположили, что эти данные были «зашиты» в нашу микросхему при ее производстве. Вы также можете программировать микросхемы ПЗУ дома. Программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ) можно запрограммировать только один раз. Стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства (СППЗУ) можно программировать и перепрограммировать после полного удаления данных ультрафиолетовым излучением.

Как вы помните, мы оснастили платы RAM DIP-переключателем, который позволяет указать ее начальный адрес. Если вы работаете с системой 8080, то для одной из плат RAM начальным адресом будет 0000h. После подключения микросхемы ПЗУ она займет адрес 0000h, а плату RAM можно будет переключить.

Создание командного процессора — серьезная веха не только потому, что он позволяет быстрее записывать байты в память, но и потому, что компьютер становится интерактивным . Когда вы вводите символы с клавиатуры, компьютер реагирует и отображает их на экране.

После записи командного процессора в ПЗУ вы можете начать экспериментировать с записью данных из памяти на жесткий диск (вероятно, фрагментами, размер которых соответствует размеру сектора диска) и считыванием этих данных обратно в память. Хранить программы и данные на диске намного безопаснее, чем в оперативной памяти, где они исчезнут в случае отключения питания, и гораздо удобнее, чем в ПЗУ.

Рано или поздно вам захочется добавить в командный процессор новое. Например, команда S означает Store («Сохранить»):

S2080 2 15 3

и указывает, что блок памяти, начинающийся с ячейки 2080h, должен быть сохранен на диске по адресу: сторона 2, дорожка 15, сектор 3. (Размер этого блока памяти зависит от размера сектора диска.) Аналогично вы можете добавить команду Load («Загрузить»), чтобы загрузить данные этого сектора с диска обратно в память.

L 2080 2 15 3

Разумеется, придется помнить, что и где вы храните. Для этого вы, вероятно, попробуете использовать блокнот и карандаш. Имейте в виду: нельзя просто сохранить код в ячейке памяти с определенным адресом, а затем загрузить его в ячейку памяти с другим адресом и ожидать, что он будет работать. Все команды Jump («Переход») и Call («Вызов») окажутся неправильными, поскольку в них записаны старые адреса. Кроме того, объем кода вашей программы может превысить размер сектора диска, поэтому придется хранить его в нескольких. Поскольку одни сектора на диске могут быть заняты другими программами или данными, а вторые быть свободными, сектора, в которых вы храните длинную программу, могут располагаться на диске непоследовательно.

Рано или поздно вы решите, что вручную отслеживать содержимое секторов диска слишком утомительно. Это будет означать, что вы дозрели до создания файловой системы .

Файловая система — способ хранения данных, при котором они организуются в файлы . Файл — это просто набор связанных данных, который занимает один или несколько секторов на диске. Самое главное, что у каждого файла собственное имя , помогающее определить его содержимое. Диск похож на шкаф для хранения документов, где каждая папка имеет этикетку с названием.

Файловая система почти всегда входит в состав более крупной совокупности программного обеспечения — операционной системы . Обработчик клавиатуры и командный процессор, которые мы написали в этой главе, безусловно, могли бы эволюционировать в операционную систему. Однако вместо моделирования этого длительного процесса рассмотрим настоящую операционную систему (ОС) и постараемся разобраться, что она делает, как работает.