Глава 1. Введение в сферу персональных компьютеров
Глава 1. ВВЕДЕНИЕ В СФЕРУ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ
Книга, предлагаемая читателю, рассказывает о чудесах - о тех чудесах, которые позволяет творить Персональный Компьютер фирмы "IBM" (IBM/PC).
Появление персонального компьютера фирмы "IBM" знаменовало собой фактическое введение нового и очень высоко- го стандарта качества и производительности персональных компьютеров. Те, кто уже знал и понимал возможности персональных компьютеров, увидели в IBM/PC новое средство, превосходящее все то что существовало до сих пор. Те же, кто считал персональные компьютеры не более чем игрушками, начали осозновать действительную ценность этих компьютеров в качестве полезнейшего рабочего инструмента инженера или ученого.
Эта книга отличается от большинства книг,знакомящих чителей с компьютерами. Она рассчитана на тех читатей, которые не желают останавливаться на сведениях для начинающих, а хотят узнать действительные возможности персонального компьютера фирмы "IBM".
Компьютер IBM/PC позволяет реализовать множество интереснейших возможностей, о которых будет рассказано в данной книге. Эта книга адресована всем, кого действительно интересует как работает IBM/PC и что можно делать с ее помощью, независимо от того, является ли читатель опытным профессионалом или начинающим пользователем компьютеров.
Книга позволяет не только понять как функционирует IBM/PC, но и обьясняет как можно его использовать на практике. Она предлагает дополнительный и более глубокий материал об IBM/PC для всех, кто в нем нуждается. Мы поможем Вам понять не только принципы функционирования машины, Но и ее потенциальные возможности. Книга содержит множество советов и практических рекомендаций, касающихся программирования для IBM/PC. Но не следует считать эту книгу руководством по программированию для IBM/PC, в основном она посвящена возможностям самого компьютера.
1.1. Краткий обзор содержания книги
Эта книга в основном посвящена программам ( или программному обеспечению), поскольку именно они реализуют большинство возможностей компьютера. Но помимо этого необходимо рассмотреть и аппаратные средства компьютера - этому посвящена глава 2.
В главе 3 рассматривается функционирование ценитального узла компьютера - собственно микропроцессора.
Операционная система РС-DOS кратко описывается в главе 4. В этой главе приведены пояснения принципов работы ДОС и в качестве дополнительного материала описаны программные средства, обеспечивающие доступ к различным возможностям ДОС.
Далее, в главе 5, рассматривается организация внешней памяти и способы хранения данных на гибких магнитных дисках. Примеры программ показывают способы расшифровки служебной информации об организации хранения данных на дискете, которая обычно скрыта от пользователя.
Глава 6 посвящена программному обеспечению, которое хранится в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) IBM/PC. В этой главе показано как можно пользоваться этими программами. Этот материал подготавливает почву для изучения глав с 7 по 11, в которых, шаг за шагом, описываются служебные программы, хранящиеся в ПЗУ. Каждая из этих глав сопровождается примером программ, позволяющих использовать те или иные возможности компьютера.
Глава 7 описывает доступ к процедурам работы с дискетами. Главы 8 и 9 описывают работу с дисплеем, соответственно в алфавитно-цифровом и графическом режимах.
Глава 10 посвящена использованию клавиатуры, а глава 11 подводит итоги рассмотрения всего предыдущего материала.
Приложения этой книги включают краткий глоссарий компьютерной терминологии, введение в Паскаль и описание интерфейса между программами, написанными на ассемблере, и программами на Паскале или другом языке высокого уровня.
1.2. Вспомогательные обучающие средства
Если Вы просто хотите узнать побольше об IBM/PC, то Вам не потребуется ничего, кроме этой книги. Однако, чтобы применить полученные знания на практике этого будет недостаточно, потребуется, как минимум, сам компьютер.
Чтобы воспользоваться программами, приведенными в этой книге, потребуется IBM/PC с 64К байтами памяти и одним дисководом. Все программы могут работать как с монохромным дисплеем, так и с цветным графическим адаптером. Потребуется также операционная система ДОС и поставляемые вместе с нею средства, такие как программа DEBUG. Можно воспользоваться любой версией ДОС: исходной версией 1.00, неофициальной и временной версией 1.05, усовершенствованной версией 1.10 или ДОС 2.00.
Чтобы как можно полнее использовать все возможности, предоставляемые IBM/PC, Вам потребуется дополнительный пакет программ на гибких магнитных дисках, прилагаемый к этой книге. Средства доступа ко всем возможностям IBM/PC были разработаны специально для этой книги. Содержимое пакета описывается в приложении 5.
Вам не нужно будет использовать Макроассемблер фирмы "IBM" для использования представленных в книге процедур доступа, написанных на ассемблере. Все эти программы включены в пакет программ в виде готовых к использованию обьектных модулей. Однако, если Вам захочется внести изменения в ассемблерную программу, чтобы адаптировать ее к своим нуждам, то потребуется и ассемблер, и необходимо будет освоить язык ассемблера. Один из разделов этой книги представляет собой простое введение в использование ассемблера.
Чтобы использовать приведенные в книге программы на языке Паскаль либо сами по себе, либо в составе Ваших собственных программ, Вам потребуется компилятор языка Паскаль для IBM/PC.
И, наконец, Вам может потребоваться копия "Сервисных программ Нортона" (The Norton Utilities). Она включает программу восстановления поврежденных дискет (FileFix), уничтоженных файлов (UnErase), модификации секторов на дискете (SecMod) и управления скрытыми файлами (FileHide и BatHide); реорганизации справочников файлов (DiskOpt и FileSort) и управления экранным режимом (Reverse, ScrAtr и Clear), а также несколько других полезных служебных программ.
1.3. Используемые программные средства, языки программирования и тексты программ
В этой книге будет приведено множество программ и мы сразу же приступим к рассмотрению первой из них, текст которой приведен в приложении 1-1. Эта программа написана на языке БЭЙСИК и выдает на экран все 256 кодов символов, отображаемых дисплеем IBM/PC. Многие пользователи, как это ни удивительно, никогда не видели всего набора символов, так что это представляет для них интерес. Просмотр сразу всех возможных символов может оказаться полезным для выбора из их числа таких символов, которые будут использоваться для организации специальных эффектов. Программа отображает символы в виде таблицы по 16 символов в каждом ряду. Если необходимо установить порядковый номер любого символа, то можно использовать функцию CHR$ языка БЕЙСИК. Так первая строка содержит символы от CHR$(0) до CHR$(15), а вторая CHR$(16)-CHR$(81). Шестнадцатиричные коды символов определяются по меткам строк и столбцов.
В примерах программ, приведенных в этой книге, используются три языка программирования: БЕЙСИК, Паскаль и язык ассемблера. Интерпретатор языка БЕЙСИК имеется в любом варианте IBM/PC, поэтому БЕЙСИК используется во всех случаях, когда им целесообразно воспользоваться. Однако БЕЙСИК не слишком хорошо приспособлен для решения серьезных задач, поэтому, в основном используется язык Паскаль.
Паскаль приобрел большую популярность в мире персональных компьютеров благодаря своим возможностям, компактности и надежности. У Паскаля имеются и очень сильные конкуренты - в первую очередь языки Си и Форс. Однако, для нас Паскаль имеет два важных преимущества. Во-первых, он проще и его легче изучить, чем языки Си и Форс и во-вторых, что наиболее важно, фирма "IBM" поставляет Паскаль для своих персональных компьютеров с самого начала. И коль скоро нам необходим какой-то общий язык общения, большая часть программ в этой книге написана на Паскале.
Если вы не знакомы с языком Паскаль, не отчаивайтесь, наиболее простой способ немного изучить этот язык заключается в чтении примеров, приведенных в книге. Они были специально написаны как можно доступнее и подобраны таким образом, чтобы постепенно обучать читателя. Кроме того, приложение 2 содержит краткое руководство по языку Паскаль, демонстрирующее его возможности и стиль программирования, поясняющее наиболее важные компоненты языка.
Я настоятельно рекомендую язык Паскаль всем, кто еще не выбрал, на каком языке программировать на IBM/PC.
Если Вы собираетесь использовать другой язык, то примеры программ на Паскале, приведенные в этой книге, все равно будут полезны. Они показывают приемы работы на IBM/PC, которые можно перенести и в другие языки программирования.
Многие из наиболее мощных и интересных возможностей IBM/PC можно задействовать только с помощью программ, написанных на языке ассемблера. В этой книге мы рассмотрим все эти возможности и способы их использования. Чтобы обеспечить Вам наиболее благоприятные возможности для их использования в книге приведен полный набор программ, написанных на языке ассемблера, которые представят Вам доступ ко всем возможностям IBM/PC и операционной системы ДОС.
В приложении 3 описываются способы подключения модулей, написанных на языке ассемблера. Потребности описания относятся к языку Паскаль, но они практически в том же виде могут быть применены к любому языку программирования, который использует стандартные механизмы вызова программ.
Специально для этой книги было написано небольшое число программ.Одни - с чисто иллюстративным назначением - чтобы продемонстрировать некоторые приемы работы. Другие программы предназначены для помощи в получении информации о Вашем компьютере. Третью группу составляют программные средства, обеспечивающие Вам доступ ко множеству важных возможностей, предоставляемых IBM/PC. По возможности листинги этих программ были включены в эту книгу , и в первую очередь, это относится к тем программам, изучить которые читателю наиболее полезно. Однако, некоторые из вспомогательных программ лучше не изучать, а непосредственно использовать, книга содержит тексты только тех программ, которые полезно изучить, а все остальные программы включены в специальный пакет, записанный на дискете, прилагающейся к данной книге.
Этот пакет содержит все программы, листинги которых приведены в книге, и многие другие полезные программы. Содержимое пакета описывается в приложении 5.
Программы, написанные на языке ассемблера, записаны на дискете как в виде исходного текста, так и в виде готовых к использованию обьектных модулей. Если Вы захотите внести в эти программы какие-либо изменения, то Вам пригодится исходный текст. Для использования готовых программ Вам не нужно изучать язык ассемблера и использовать ассемблер. Программы на Паскале также представлены и в виде исходного текста, и в виде готовых, скомпилированных модулей, которые готовы к использованию.
В пакет программ включена одна вспомогательная программа, DiskLook. Эта программа позволяет просматривать всю иформацию, хранящуюся на гибких магнитных дисках. Она может вывести перечень файлов, упорядоченный по именам, датам или размерам или имена всех файлов, которые были удалены. Программа DiskLook позволяет просмотреть распределение дискового пространства, показывает расположение любого файла и и позволяет считывать данные с любого места на дискете.
1.4. Три пересекающиеся области
Хотя не все это замечают, но появление IBM/PC привело к возникновению трех пересекающихся областей интересов. Чтобы это стало очевидным, должо пройти определенное время, но читатель должен знать о них и об их связи с данной книгой.
Появление персонального компьютера фирмы "IBM" было, как ни странно это звучит, появлением первого IBM/PC-подобного компьютера; первого, но не единственного. Кроме того, появилась операционная система фирмы "Майкрософт", MS-DOS; версия этой операционной системы для IBM/PC получила название PC-DOS, хотя можно встретить и названия IBM-DOS и просто ДОС.
Отсюда и возникают три области интересов. Во-первых, это интерес к самому компьютеру IBM/PC. Далее, это интерес к компьютерам в большей или меньшей степени имитирующим IBM/PC и, наконец, это интерес к семейству компьютеров, использующих операционную систему MS-DOS.
Между этими областями много общего, так что любая книга, посвященная одной из областей, содержит обширный материал и по остальным. Эта книга посвящена первопричине появления всех этих областей интереса - персональному компьютеру фирмы "IBM", но большая часть того о чем пойдет речь, может пригодиться и тем, кто интересуется IBM/PC-подобными компьютерами и тем, кто интересуется семейством компьютеров, работающих под управлением операционной системы MS-DOS.
Время от времени, при изложении материала этой книги, когда можно провести такое разделение, я буду указывать, что относится, а что не относится к остальным двум областям.
1.5. Источники информации
В такой книге нельзя описать абсолютно все аспекты и подробности работы IBM/PC. Ниже приведен список наиболее важных и полезных источников информации, которыми Вы можете воспользоваться, если потребуются более подробные сведения.
Практически все сведения, приведеные в даной книге, извлечены из этих источников. В отличие от многих других персональных компьютеров IBM/PC сопровождался очень широким кругом открытых источников информации. Это произошло благодаря позиции фирмы "IBM", состоящей в том, чтобы машина была как можно более доступна разработчикам программного обеспечения и аппаратных расширений. В качестве автора этой книги, я не имел доступа к каким-либо особенным секретам, какие были бы недоступны читателям. Мне потребовалось только переработать общедоступную информацию, извлечь из нее наиболее существенное и выделить информацию, представляющую интерес для наиболее широкого круга читателей.
Если Вам потребуется более подробная информация, чем та которая содержится в этой книге, Вы можете обратиться к следующим источникам: наиболее богатый источник информации - это собственное техическое руководство по Персональному компьютеру фирмы "IBM", содержащее помимо технических подробностей, детальное описание ROM-BIOS, т.е., хранящейся в ПЗУ базовой системы ввода-вывода. Эти программы обеспечивают наиболее функциональные программные средства для управления IBM/PC. Приведен листинг BIOS на языке ассемблера, в котором можно разобраться только в том случае, если Вы хорошо знаете язык ассемблера микропроцессора 8086 фирмы "Интел". Тем не менее, листинг системы BIOS представляет собой настоящий клад информации о служебных подпрограммах, доступных пользователю. Даже если Вы незнакомы с языком ассемблера, описания служебных подпрограмм и способ их организации помогут Вам понять организацию этого компьютера. (Приводятся только листинги системы BIOS, а листинг записанного в ПЗУ интерпретатора языка Бейсик (ROМ-BASIC) не приводятся, хотя его можно получить с помощью команды DEBUG операционной системы, правда без комментариев.)
Кроме того, в руководстве приведены две очень удобные таблицы, содеращие все 256 кодов символов, используемых IBM/PC и функции специальных символов-атрибутов, управляющих цветом текста, отображаемого на экране IBM/PC.
Еще одинм полезным источником информации может послужить руководство, поставляемое вместе с операционной системой DOC. В приложениях к этому руководству можно найти полезную информацию о форматах дискет, соглашениях для служебных процедур ДОС, блоках управления файлами, приставках сегментов программ и так далее. Само руководство по ДОС несколько беднее, чем большинство наших источников информации, поскольку оно не содержит подробной технической информации о ДОС. Руководство содержит очень полезную вспомогательную информацию и некоторые рекомендации.
Чтобы лучше понять функционирование микрокомпьютера, на основе которого функционирует IBM/PC, можно обратиться к нескольким книгам по микропроцессорам 8086/8088 фирмы "Интел". Особенно полезными мне показались две книги. Наиболее доступно принципы организации и работы микропроцессора 8086 представлены в книге "The 8086/8088 Primer", написанной Стефаном П. Морзом (Hayden,1980). Более глубоко микропроцессор описывается в книге "The 8086 Book", Рассела Ректора (Osborne/McGrawHill,1980).
В качестве справочника по программированию на языке Паскаль можно воспользоваться стандартным руководством по компилятору языка Паскаль для IBM/PC. Это не слишком удачное введение в Паскаль, но только в этом руководстве описываются особенности конкретной версии языка Паскаль для IBM/PC. Чтобы изучить язык можно выбрать одну из книг по Паскалю для начинающих, которыми переполнены книжные магазины. Если же Вы обладаете хорошей подготовкой, достаточно прочитать руководство по компилятору языка Паскаль полностью. Практически все технические детали, касающиеся использования версии языка Паскаль для IBM/PC либо подробно описаны, либо поясняются примерами. На мой взгляд, авторы этого руководства проделали большую работу, включив все необходимые рекомендации для тех случаев, которые они не могли детально пояснить. (Вы многое сможете узнать о языке Паскаль, внимательно изучив примеры, приведенные в этой книге, и прочитав руководство по языку Паскаль в приложении 2).
Как и в случае с языком Паскаль, рекомендации по программированию на ассемблере можно найти в руководстве по ассемблеру для IBM/PC. Однако, в этом руководстве Вы не найдете набора машинных команд. Он описывается в двух упоминавшихся выше книгах по микропроцессору 8086. Руководство по ассемблеру для IBM/PC очень плохо об'ясняет вопросы программирования и практически не содержит необходимой вспомогательной информации, но без него невозможно пользоваться ассемблером. (Приложение 3 к настоящей книге описывает методы об'единения программ, написанных на языках Паскаль и ассемблер, а также содержит ряд полезных советов, которые помогут Вам начать изучение языка ассемблера.)
1.6.Несколько замечаний о способе изложения материала
В этой книге я старался об'яснять все как можно проще, яснее и по возможности без противоречий. Если Вам встретится непонятный термин, загляните в краткий глоссарий терминов, приведенный в приложении 1.
Ниже приведен ряд замечаний. поясняющих способ изложения материала, использованный в этой книге. Сначала о представлении чисел.
Числа всегда будут записываться обычными десятичными цифрами, которые все мы изучаем еще в детстве. В тех случаях, когда это необходимо, будут также приводиться шестнадцитиричные числа, обозначаемые словом "шестнадцатиричное". Шестнадцатиричные числа удобно использовать при работе с компьютером, поскольку они представляют собой удобную сокращенную запись двоичных чисел. В отличие от десятичной системы, использующей десять цифр, в шестнадцатиричной системе цифр шестнадцать, обозначаемых от 0 до 9, далее следует А (со значением 10), В, С, D, E, и наконец, F (со значением пятнадцать). В этой книге 11 глав (шестнадцатиричное В); Декларация Независимости была подписана в 1776 году (шестнадцатиричное 6F0).
Вас может удивить запись чисел и в десятичном и в шестнадцатиричном виде, хотя бы потому, что ни Паскаль, ни Бейсик, ни ассемблер не требуют использования шестнадцатиричных чисел при программировании. Тому есть три причины. Одна состоит в том, что некоторые числа, например, адреса ячеек памяти, имеет больше смысла представлять в шестнадцатиричном виде. Другая связана с тем, что вспомогательная программа ДОС DEBUG использует только шестнадцатиричную форму представления. И, наконец, часть литературы по IBM/PC, в частности техническое руководство, широко использует шестнадцатиричную форму, причем даже без специальных оговорок. Чтобы облегчить Вам сопоставление информации этой книги с другими источниками, числа приводятся как в десятичном, так и в шестнадцатиричном виде.
Еще один элемент компьютерного жаргона, связанный с записью чисел, - это использование буквы "К". "К" соответствует числу 1024, так что 64К будет сооветствовать 64 раза по 1024 или 65536. Термин "К" широко используется, поскольку он является кратким обозначением числа, примерно равного одной тысяче - так что легко понять, что 64К примерно соответствует шестидесяти четырем тысячам. в двоичной системе значение К или 1024 представляется круглым числом - это два в десятой степени.
Иногда возникает необходимость обозначать символы их кодами, значения которых находятся в диапазоне от 0 до 255. В этих случаях используется способ записи, принятый в языке Бейсик, например, CHR$(65), соответствующий заглавной букве "А". На языке Паскаль это же можно записать как chr(65).
Рассмотрим теперь биты. Очень часто непонимание и путаница возникает при обращении к отдельным битам, образующим байты и слова. Различные источники описывают их по-разному, что еще более осложняет изучение. Наиболее часто используются три схемы, которые я сейчас поясню. Трудно сказать какая из них наилучшая - мы будем пользоваться самой простой. Если Вы собираетесь знакомиться с технической литературой по компьютерам, Вам необходимо знать три схемы.
Если записать все восемь битов образующих байт так, чтобы первым был "старший значащий", а последним "младший значащий" бит, то их можно будет пронумеровать от первого до восьмого. Такую последовательность можно назвать просто "по порядку". Такой способ записи мы и будем далее использовать как наиболее простой. Недостаток его заключается в том, что он не имеет никакого смыслового значения. Другие два метода связаны с числовым "весом" каждого бита. По второму методу биты нумеруются справа налево, начиная с нуля. Это способ записи "по степеням" и каждый номер бита соответствует степени двойки. Такой способ записи наиболее распространен в технической литературе. И последний метод, который можно назвать "по значению", обозначает каждый бит значением, равным двум в степени, соответствующей этому биту.
Ниже приведена таблица, показывающая все три способа записи:
По порядку По степени По значению Бит
____________________________________________________________
1-ый 7 128 10000000
2-ой 6 64 01000000
3-ий 5 32 00100000
4-ый 4 16 00010000
5-ый 3 8 00001000
6-ой 2 4 00000100
7-ой 1 2 00000010
8-ой 0 1 00000001
____________________________________________________________
Как уже упоминалось, мы будем просто нумеровать биты слева направо, по порядку. Остальные два способа, особенно нумерацию "по степени", можно встретить в различной литературе. Нумерация "по значению" удобна в тех случаях, когда необходимо связать числовые значения байта с его битами. Например, в программе можно установть 1-ый и 8-ой биты, присвоив байту значение 128+1. Каждый из этих способов нумерации битов может быть расширен от 8-битового байта до 16-битового слова, что также может Вам встретиться в технической литературе.
Приложение 1.1 Текст программы визуализации всех символов на экране дисплея (Бейсик).
1000 REM Листинг 1.1 -- Программа для отображения всех
1010 REM символов экрана. (С) Авторское право 1983,
1020 REM Питер Нортон
1030 GOSUB 2000 'ЗАГОЛОВОК
1040 GOSUB 3000 'ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ДИСПЛЕЯ И УСТАНОВКА АДРЕСА
1050 GOSUB 2000 'СНОВА УСТАНОВИТЬ ЗАГОЛОВОК
1060 GOSUB 4000 'ФОРМИРОВАНИЕ ОКРУЖАЮЩИХ КОММЕНТАРИЕВ
1070 GOSUB 5000 'ФОРМИРОВАНИЕ МАССИВА ЭКРАНА
1080 GOSUB 6000 'ЗАВЕРШЕНИЕ РАБОТЫ И ВОЗВРАТ В ДОС
2000 REM Подпрограмма вывода заголовка
2010 KEY OFF : CLS : WIDTH 80
2020 REM
2030 PRINT " Программы для книги "Персональный компьютер"
2040 PRINT " фирмы "IBM".(С) Авторское право 1983"
2050 PRINT " Питер Нортон"
2060 PRINT
2070 PRINT "Программа 1-1: Демонстрация всех символов экрана"
2999 RETURN
3000 REM Подпрограмма проверки типа дисплея
3010 PRINT
3020 PRINT "Прежде чем продолжить работу сообщите,"
3025 PRINT "дисплей цветной-графический?";
3030 GOTO 3060
3040 PRINT
3050 PRINT "(ответ Д или Н)";
3060 ANSWER$ = INKEY$
3070 IF LEN(ANSWER$) < 1 THEN 3060
3080 IF LEN(ANSWER$) > 1 THEN 3040
3090 SEGVAL! = 0
3100 IF MID$(ANSWER$,1,1) = "Y" THEN SEGVAL! = &HB800 'Цветной
3110 IF MID$(ANSWER$,1,1) = "y" THEN SEGVAL! = &HB800 'Цветной
3120 IF MID$(ANSWER$,1,1) = "N" THEN SEGVAL! = &HB000 'Монохр.
3130 IF MID$(ANSWER$,1,1) = "n" THEN SEGVAL! = &HB000 'Монохр.
3140 IF SEGVAL! = 0 THEN 3040
3150 DEF SEG = SEGVAL!
3999 RETURN
4000 REM подпрограмма для формирования сопроводительных
4005 REM сообщений
4010 FOR HEX.DIGIT% = 0 TO 15
4020 LOCATE 6,HEX.DIGIT% * 3 + 1
4030 PRINT HEX$(HEX.DIGIT%)
4040 LOCATE HEX.DIGIT% + 8,8
4050 PRINT HEX$(HEX.DIGIT%)
4060 NEXT HEX.DIGIT%
4070 LOCATE ,,0
4999 RETURN
5000 REM подпрограмма форомирования массива экрана
5010 FOR ROW% = 0 TO 15
5020 FOR COL% = 0 TO 15
5030 POKE(ROW% + 7) * 160 + COL%*6 + 26, COL% + ROW% * 16
5040 NEXT COL%
5050 NEXT ROW%
5999 RETURN
6000 LOCATE 25,1,1
6010 PRINT "Нажмите любую клавишу для возврата в ДОС..."
6020 IF LEN(INKEY$) = 0 THEN 6020 'ожидание нажатия клавиши
6030 CLS
6999 SYSTEM
9999 REM Конец листинга программы 1-1