05 июля 2015

      iS-DOS/TASiS ч.2
      Как "отвязываться" от системы
 и включать её обратно. Принцип загрузки
    блока кодов и возврата в оболочку

   Теперь, на  основе  вышеизложенного, мы
имеем достаточно информации для того,чтобы
писать  игры под iS-DOS/TASiS, практически
не  оглядываясь на такие ограничения памя─
ти,как наличие в ОЗУ ядра ОС или системных
переменных.Можно даже писать универсальные
игры, которые  можно  запускать  хоть  под
iS-DOS, хоть  под  TR-DOS. Для этого всего
лишь нужно, чтобы итоговые "кодовые" файлы
формировались  отдельно (как в старых лен─
точных  версиях, причём  для основного ОЗУ
файлы  отдельно  и  для  записи оверлеев в
страницы  тоже отдельные файлы). Тогда для
версий под разные ОС просто надо будет на─
писать свои загрузчики (в случае  с TR-DOS
- прямо  на  бейсике  через RANDOMIZE USR
15619:REM:LOAD 'filename" CODE adress ), и
дело  сделано  (для 128К и выше версий игр
неплохо  бы  предусмотреть  гибкую таблицу
используемых  страниц  с настройкой портов
управления  ими). Что  же касается iS-DOS,
то тут алгоритм таков.
   Чтобы  отключить  систему  и  перейти к
"полноправному" использованию всего досту─
пного адресного пространства, достаточно:
 1.Запретить  прерывания, сохранив  зна─
чение  используемого системой вектора пре─ 
рываний для последующего восстановления, а 
затем  переназначить его для использования 
в прерываниях пользователя. 
 2.Сохранить  где-нибудь указатель стека
в системе и переназначить куда нужно поль─ 
зователю. 
 3.Сохранить  в  верхней  памяти  (путём
простого   копирования   или  переключения 
страниц)  ядро системы и при необходимости 
обеспечить  по  адресу #C000 либо страницу 
0, либо  страницу  из  нижних 128 КБ. Если 
возможно  сохранение  ядра, по размерам не 
превышающего  16 КБ (т.е. вписывающегося в 
страницу в области с #C000), то перед этим 
необходимо  средствами  системы (о которых 
будет  рассказано в соответствующем разде─ 
ле) организовать проверку  значения нижней 
границы ядра. 
 4.Если есть необходимость, то используя
данные  из  вектора системы - восстановить 
стандартную  конфигурацию  ОЗУ с Бейсиком- 
48. Для  TASiS может потребоваться переход 
в  экранный режим 6912 и стандартную пали─ 
тру. Если  это  осуществлять через систему 
(для  чего  есть соответствующие системные 
вызовы), то  делать это надо до отключения 
ядра. 

   Соответственно, для  включения  системы
обратно необходимо:
 1.Восстановить ядро в необходимой стра─
нице  по  адресу  #C000  (для  TASiS - это 
страница 0). 
 2.Восстановить необходимую для Chic ко─
нфигурацию  памяти (включить ОЗУ по адресу 
#0000 в соответствии с вектором системы). 
 3.Восстановить   сохраненные  указатель
стека  и вектор прерываний. Разрешить пре─ 
рывания. 
 4.В  случае  с  TASiS при необходимости
восстановить  прежние экранный режим и па─ 
литру  (после  выполнения пункта 3 это уже 
можно делать через системные вызовы). 
 5.При  необходимости - выход  обратно в
оболочку  системы (об этом ниже). В случае 
выхода в оболочку в системе TASiS, прежние 
системные экранный режим и палитра восста─ 
навливаются  автоматически, а значит, п. 4 
отпадает. 

   А теперь более конкретно.
   Для 48К игрушек, не знающих о существо─
вании  порта#7FFD, альтернативного экрана
и  прочего, всё предельно просто: не испо─
льзуем  страницу#00 (или ту страницу, что
включена  штатно  с адреса#C000 ) вообще.
Вместо  неё достаточно подставить туда лю─
бую  другую  страницу или с предварительно
загруженным туда кодом игры, или со скопи─
рованным туда после подстановки. А точнее,
если  блок кодов игры временно умещается в
промежуток  между  концом загрузчика и ад─
ресом#C000, то алгоритм таков:
 1.Проверяем, не  вылезает  ли ядро ниже
#C000. 
 2.Грузим  блок кодов в свободное прост─
ранство. 
 3.Отключаем  прерывания,  переназначаем
стек и вектор прерывания. 
 4.Включаем в #C000 свободную страницу и
переносим  посредством  LDIR или LDDR (или 
распаковкой) блок кодов игры на нужные ад─ 
реса,а затем - переконфигурирование адрес─ 
ного  пространства, графики  и  палитры, и 
CALL game. 

   Если  блок  кодов  слишком длинный и не
влезает в свободное пространство, то тогда
делаем по-другому. Средства системы позво─
ляют  грузить файлы по частям в любой про─
извольной   последовательности  и  кусками
выбранной длины.Алгоритм в случае с iS-DOS
Chic такой:
 1.Проверяем, не  вылезает  ли ядро ниже
#C000. 
 2.Грузим  "хвост"  блока кодов, который
должен  располагаться выше #C000 в свобод─ 
ное  пространство, а  затем копируем его в 
страницу, которая  будет  включена  вместо 
страницы с ядром. 
 3.Грузим  остальную часть блока кодов с
адреса загрузки до #C000. 
 4.Отключаем  прерывания,  переназначаем
стек и вектор прерывания. 
 5.Включаем в #C000 ту свободную страни─
цу, куда грузили "хвост" кодового файла, а 
затем  производим переконфигурирование ад─ 
ресного пространства, графики и палитры, и 
CALL game. 

   Очень  похожа  методика  действий и для
программ,использующих 128КБ-страницы.Точно
так  же  кодовые  блоки  в виде оверлейных
файлов предварительно загружаются в нужные
страницы. При  этом  надо исключить из ис─
пользования страницу с ядром, либо времен─
но сохранять его в верхней памяти.

   Проиллюстрирую  вышеприведённую  инфор─
мацию  в  кодовых примерах. Как уже упоми─
налось, система  вызывается  через  единую
точку  входаRST #10. При этом номер функ─
ции содержится в регистреC, а в остальных
регистрах при необходимости передаются до─
полнительные  данные. На  выходе  получаем
признакNC - вызов отработан успешно.В ос─
тальных  регистрах  по необходимости могут
располагаться  возвращаемые  данные.  Если
на выходе  признакC, то это признак ошиб─
ки,тогда в регистреA - номер ошибки. Если
при  выходе в оболочку установить флагC и
в регистрA записать любой номер, то выход
в оболочку произойдет с сообщением"Ошибка
{указанный  номер}".  Так, например, номер
ошибки при нехватке памяти -130.

   Следующий вызов нам необходим для пред─
варительной  оценки среды (в данном случае
для  определения - не  опустилось  ли ядро
ниже#C000 ):
   Рестарт $g_cnfg (регистр C=#10 ).Вход─
ных  параметров нет. На выходе в альтерна─
тивном регистреHL' адрес вектора конфигу─
рации ядра ОС (другими словами - указатель
на расположение системных переменных). Там
есть  много полезного. Но сейчас нас инте─
ресуют данные по смещению5 - там хранится
указатель  на нижнюю планку КЭШа (ниже ко─
торой  начинается  область  пользователя).
Зная  это, мы  можем организовать проверку
свободного места:

freesp
   LD C,$g_cnfg;или можно прямо LD C,#10
   RST #10
   EXX;"открываем" альтернативные
        ;регистры для доступа к HL'
   LD BC,5+1;+1 вместо INC HL ниже
   ADD HL,BC;устанавливаем указатель
          ;вектора системы на границу КЭШа
    ;INC HL ;адресуем старший байт
   LD A,(HL)
   CP #C0;если граница КЭШа < #C000,
           ;то установка флага C
   LD A,130;номер сообщения об ошибке
             ;(нехватка памяти)
   RET C;выход в оболочку с сообщением
          ;об ошибке в случае нехватки
   ...;если всё ОК, продолжаем программу
        ;(если необходимо)
   RET;необходимо, если оформляем как
        ;подпрограмму

   А само  основное  тело загрузчика блока
кодов (для  простоты  берём только 48К ва─
риант) и  отключение системы  будут выгля─
деть примерно так:

   ORG 24000;начало COM-файла
   CALL freesp;проверка ниж.границы ядра
   RET C;если мало,выходим с ошибкой 130
         ;(устанавливается в подпрограмме)
   CALL loadfl;грузим кодовый блок в
                ;область пользователя
                ;(разберём отдельно)
   RET C;возврат в оболочку, если при
          ;загрузке возникла ошибка
   CALL scrpal;включаем режим 6912 и
                ;стандартную палитру
   DI;начинаем процедуру отключения
       ;системы
   LD (buffer),SP
   LD SP,...;переназначаем стек
   LD A,#3B
   LD I,A
   IM 1
   LD A,#11
   LD BC,#7FFD
   OUT (C),A;включаем ПЗУ-48 и страницу
              ;RAM #01 (для примера)
   LD HL,...
   LD DE,usrbuf
   LD BC,...
   LDIR;или LDDR. Перемещаем загруженный
         ;код игры на "законное" место
   EI
   CALL usrbuf;запуск игры

;ну а тут, если игрушка из блока кодов 
;выходит обратно по простому RET, 
;может располагаться процедура возврата в 
;оболочку TASiS: 
   DI
   XOR A
   LD I,A
   IM 2
   LD A,#08
   LD BC,#7FFD
   OUT (C),A;включаем BAS-128,где вместо
;него давно сконфигурирована страница ОЗУ, 
;альтернативную экранную страницу 
;и RAM 0 по адресу #C000 
   LD SP,(buffer);восстанавливаем стек
   EI;теперь система вновь работает
   XOR A;устанавливаем флаг Z
          ;(для выполнения оболочкой
          ;сопутствующей команды)
    ;OR A ;сбрасываем флаг CY для
          ;"безошибочного" выхода
   LD A,#F4;команда оболочке для
             ;перерисовки панели (ведь на
             ;экране после игры - "мусор")
   RET;выход в оболочку. Графический
     ;режим и палитра в TASiS
     ;восстановятся при этом автоматически
buffer
   DEFW 0
   ...
usrbuf

   Если  по каким-то причинам восстановить
стек  невозможно, то  вместо конечногоRET
можно воспользоваться прямым рестартом вы─
зова оболочки, предварительно проделав вы─
шеприведённые манипуляции с флагамиZ,CY и
регистромA:
   Рестарт$shout (регистр C=#84 ).Выход в
оболочку  с выполнением спецкоманды. Вход─
ные  данные: если флагCY установлен, то в
регистре A - код ошибки (обработку ошибок
мы  разбирали  на  примере ошибки нехватки
памяти130 ). А  если флаг  CY  сброшен, а
Z - поднят, то происходит выход в оболочку
с выполнением спецкоманды, указанной в ре─
гистре A.  В  нашем случае нам достаточно
команды #F4 - перепечатка  панели. В этом
случае  система сама восстановит нужный ей
указатель  стека. Минус  тут только один -
нельзя  будет  запускаться  из BAT-файлов.
Точнее, можно, но после выхода таким "кри─
вым" способом  дальнейшее  исполнение BAT-
файла  просто  прервётся, и вы окажетесь в
оболочке.

   В  TASiS  есть ещё один способ выхода в
оболочку. Его следует применять в тех слу─
чаях,  когда, к  примеру, вы  адаптировали
под систему обычную ZX-игрушку, которая не
знает никаких выходов из самой себя обрат─
но в вызвавшую её блок кодов подпрограмму,
а просто "зациклена" в своей  игровой сре─
де. В этом  случае  просто необходимо вос─
пользоваться резидентом - возможностью вы─
зова  программы  пользователя, размещённой
в  верхней памяти в страницеRAM #1F опре─
делённым   образом,  по   нажатии   кнопки
"RESET". Конкретно  структура  резидентной
страницы следующая.
   Чтобы  программа, помещённая в страницу
#1F, была  распознана  как  резидент,  она
должна быть оформлена специальным образом.
В соответствие с этим, страница имеет сле─
дующую структуру (далее указывается смеще─
ние от начала страницы):

#0000 - код #C3 (команда JP nnnn)
#0001-#0002 - адрес перехода для JP nnnn
     (рассчитывается по формуле:
     #C000+относительный адрес начала
     программы в странице).
#0003-#ЗFFC - свободное место
     непосредственно под программу.
#ЗFFD - контрольная сумма (КС) всей
     страницы (то есть с #0000 до #ЗFFF).
#ЗFFE - всегда должен быть равен #55.
#ЗFFF - всегда должен быть равен #AA.

   При создании резидента КС рассчитывает─
ся  путем  сложения без учёта переноса (то
есть  по  команде  ADD)  одного  за другим
всех  байтов  страницы, а  затем вычитания
полученной  суммы  из нуля (по команде NEG
процессора). При  этом, так как в процессе
расчёта контрольной суммы она ещё не зане─
сена  в  байт#ЗFFD, он перед началом под─
счёта КС  должен быть равен#00(!). И этот
момент  обязательно  должен быть учтён при
возникновении необходимости пересчета КС.

   Скомпонованная  таким  образом страница
будет  успешно распознана как резидентная,
и  прошивка  ПЗУ  начнёт процедуру запуска
резидента, которая состоит из следующего:
  1)По адресу #C000 включается резидент─
ная страница #1F. 
  2)По адресу #8000 в обеих картах памя─
ти (и при ROM2=0, и при ROM2=1) включается 
страница RAM #02. 
  3)Передается  управление  резиденту на
адрес  #С000, где должна располагаться ко─ 
манда резидента JP nnnn. 

   После передачи управления резиденту ар─
хитектура выглядит так:
  1)Расположение  стека  (значение SP) -
не  определено. Остаётся на усмотрение ре─ 
зидента. 
  2)Карта  памяти  помимо адреса #8000 -
#BFFF (и страницы #1F с запущенным резиде─ 
нтом по адресу #С000) - не определена.Так─ 
же остается на усмотрение резидента. 
  3)Состояние  палитры - не  определено.
Также остается на усмотрение резидента. 
  4)Прерывания  находятся в режиме IM 2,
включены. Вектор  прерывания  равен  #82FF 
(I=#82).  Таким  образом, прерывания  надо 
либо запретить, либо, если работа с ними в 
короткий  период работы резидента (пока он 
устанавливает  основную программу) необхо─ 
дима, например, для  установки палитры, то 
надо  установить  в #82FF-#8300 адрес под─ 
программы  обработчика прерываний. В рези─ 
денте  Honey Commander там стоит указатель 
на ближайший RET. 

   Таким  образом, программист  при разра─
ботке резидента не связан никаким правила─
ми  и  ограничениями, так  как резидент не
привязан  ни  к какой операционной системе
и  не обязан учитывать её особенности. Ка─
кова  будет конфигурация  компьютера после
рестарта  в  резидент, определяется  самим
резидентом.

   В  нашем случае будет необходимо в пер─
вичную процедуру загрузки игры сохранить в
страницу  #1F  резидентную  подпрограмму,
данные  о  значении стека, режима прерыва─
ний, конфигурации адресного пространства и
просчитать  контрольную  сумму.  А  дальше
после  команды "RESET" эта подпрограмма по
сохранённым  данным установит ядро на мес─
то, переназначит  карту  памяти. В общем -
сделает  практически  всё  то, что описано
выше при выходе в оболочку. Остаётся доба─
вить, что стандартно резиденты в TASiS со─
храняют  область  ОЗУ  с  #C000 по #FFFF в
страницу#1C, поэтому без наличия дополни─
тельной необходимости рекомендуется в сво─
их программах при создании резидента также
использовать эту страницу.
   Теперь для того, чтобы успешно написать
и запустить  собственную  игру под iS-DOS/
TASiS, нам  осталось  разобрать всего нес─
колько системных вызовов.

    Открытие и загрузка файлов в iS-DOS

   В приведённом  выше  примере загрузчика
мы временно обошли стороной вопросы собст─
венно загрузки данных с диска и переключе─
ния  графики, оставив их напоследок и обо─
значив  их вызовами подпрограмм типа"CALL
loadfl" и"CALL scrpal" соответственно.Те─ 
перь  же остановимся на них конкретно. Для
начала о загрузке с диска.
   Существует множество способов и возмож─
ностей  оперирования  файлами, каталогами,
подкаталогами  и фрагментами файлов на лю─
бых  логических  дисковых устройствах (вне
зависимости  от физических  носителей, так
как вся основная работа идёт через соотве─
тствующие драйвера),включая поиск,сортиро─
вку по шаблону, создание,удаление,переиме─
нование, добавление  и "отрезание" частей,
последовательный  и произвольный доступ  и
многое другое. Но описание всех возможнос─
тей - это  отдельный труд большого объёма.
Желающие, заинтересовавшиеся системой,смо─
гут  самостоятельно  изучить все рестарты,
благо  система хорошо документирована и её
описание  доступно  в  сети. А приведённые
в этой  статье примеры позволят понять ос─
новные принципы и дальше уже уверенно рас─
ширять свои навыки самостоятельно. Поэтому
далее будет разбираться загрузка файлов по
упрощённой схеме.
   А именно - предполагается, что все дей─
ствия  происходят  в  текущем подкаталоге,
откуда  был  загружен  управляющий кодовый
COM-файл нашей исполняемой программы (а по
умолчанию рестарты работают именно в таком
подкаталоге), нам  заранее  известны имя и
размер  файла, а также  мы знаем, куда его
или его части грузить.
   Загрузка файла (как и любые иные опера─
ции  с  файлами) состоит  в iS-DOS из двух
этапов: поиск/открытие файла  и собственно
операция  обмена данными с ним. Соответст─
венно этим этапам приводим системные вызо─
вы:

   Рестарт$fopen (регистр C=#25 ).Поиск и
открытие  файла  по имени и расширению. На
входе  вHL - указатель на адрес 11-байто─
вого (8 байт  имени  и 3 байта расширения)
описателя  файла. Вообще стандартное  опи─
сание файла составляет 32 байта (их описа─
ние ниже), но для входа используются толь─
ко 11 байт непосредственно имени.Если файл
найден, то  он открывается. Если найденный
файл - подкаталог,то происходит его откры─
тие  и переход в него. На выходе: если всё
прошло  без ошибок (флагCY сброшен), то в
регистреA:
A=#00 - открыт файл;
A=#20 - открыт каталог.
   В альтернативном  регистреHL' - указа─
тель на адрес системного 32-байтового опи─
сателя файла, куда по итогам работы реста─
рта  помещены данные текущего открывшегося
файла.
   Возможные ошибки (флагCY установлен):
A=81 - файл не найден;
A=85 - ломаный блок описателя сегментов
      (текущего или искомого каталога);
A=86 - ломаный каталог.
   Ошибки 85 и 86 могут возникнуть в слу─
чае порчи файловой системы на устройстве в
результате каких-то иных, внешних для про─
граммы  обстоятельств и в обычных условиях
возникать не должны.
   Значения  32-байтового  описателя файла
следующие:

+0 (8 байт) - имя.
+8 (3 байта) - расширение.
+11 (1 байт) - флаговый регистр состояния
  файла. Биты (0/1):
  0 -удалён/существует
  2 -защищён от чтения (1)
  3 -защищён от записи (1)
  4 -видимый/скрытый файл
  5 -файл/каталог (корневой файл)
  6 -сегментированный/непрерывный
  7 -защищён от удаления (1)
+12 (2 байта)- адрес загрузки по умолчанию
+14 (3 байта) - длина в байтах.
+17 (2 байта) - номер блока описателя сег─
  мента (для непрерывного  файла  -  номер
  нулевого блока файла).
+19 (1 байт) - байт "Special": использует─
  ся, как  правило, в системных файлах для
  начальной  загрузки или реконфигурирова─
  ния.Как правило,биты0..2 (диапазон зна─
  чений 0..7) содержат номер уровня систе─
  мы в SYS-файлах при подгрузке/замене но─
  вых уровней к ядру.В TASiS бит3 (значе─
  ние  байта=8) - признак вывода не собст─
  венного,а внутреннего 38-байтового имени
  на файловую панель оболочки.
+20 (2 байта) - в обычных  файлах не испо─
  льзуется.В системном файле ядра ОС (опи─
  сательis_dos.sys )содержит используемый
  загрузчиком адрес установки стека SP.
+22 (1 байт) - в обычных файлах не исполь─
  зуется. В системном  файле ядра ОС (опи─
  сательis_dos.sys )содержит значение ве─
  ктора прерывания в системе, передаваемое
  в регистр I загрузчиком при первоначаль─
  ной  установке  системы  (#3B в Classic,
  #06 в Chic, #00 в TASiS).
+23 (3 байта) - резерв.
+26 (2 байта) - контрольная сумма файла.
+28 (2 байта) - время.
+30 (2 байта) - дата.

   Рестарт$rpart (регистр C=#29 ). Чтение
файла или его фрагмента.
   Входные данные:
DE - сколько байт читаем,
AHL - смещение  от  начала файла в байтах,
   откуда начинаем чтение,
IX - адрес в ОЗУ, куда читаем.
   Возможные ошибки на выходе (флагCY=1):
A=100 - попытка  чтения  за  концом  файла
   (т.е. AHL+DE больше  длины файла, кото─
   рую, как описано выше, можно достать из
   описателя в HL'+14).
A=106 - файл не открыт.
A=170 - чтение 0 байт (DE=0).
A=171 - файл защищён от чтения.
A=7 - ошибка  чтения/записи  (как правило,
   физическая. Возвращается драйвером низ─
   кого уровня).

   Отдельно напоминаем, что данный рестарт
не проверяет,в какую системную область ОЗУ
мы грузим файл. И определять, не затрёт ли
файл ядро системы,должен программист. Если
же  вы  уверены в своих действиях и в том,
что загружаемый файл ничего лишнего не за─
трёт, то процедура загрузки файла "с нуля"
в ОЗУ (предположим, что  его длина не пре─
вышает 65535 байт, т. е. занимает не более
16 бит в описателе) будет выглядеть так:

loadfl
   LD HL,filename;указатель на 11-байто─
                   ;вый шаблон имени файла
   LD C,$fopen;или можно прямо LD C,#25
   RST #10
   RET C;если ошибка, выходим
   EXX;получаем указатель на описатель
   PUSH HL;открытого файла
   POP IX;переносим указатель для
           ;удобства в индексный регистр

;при желании можем организовать проверку 
;контрольной суммы файла на случай возмож─ 
;ной подмены (контрольную сумму можно 
;узнать посредством системных утилит ОС) 
   LD A,(filename+26);берём 1-й байт
                ;шаблона контрольной суммы
   CP (IX+26);сравниваем с аналогичным
               ;байтом из описателя
               ;открытого файла
   JP NZ,error;переходим на процедуру
                ;выхода по ошибке (которая
                ;установит нужные флаги и
                ;значения регистров)
   LD A,(filename+27)
   CP (IX+27)
   JP NZ,error;аналогично со вторым
                ;байтом контрольной суммы

;подготавливаем данные для загрузки: 
   LD E,(IX+14);достаем из описателя
                 ;длину файла (меньшую,
                 ;чем 65536 байт)
   LD D,(IX+15);если мы заранее знаем
                ;длину загружаемого файла,
          ;то просто делаем LD DE,filesize
   XOR A;записываем нули в смещение от
          ;начала файла. Если мы
   LD HL,0;грузим часть файла (например,
          ;для переброски в страницу ОЗУ),
          ;то записываем соответствующие
          ;значения в AHL (смещение)
          ;и DE (длина).
   LD IX,ramadr;куда грузим. Если
               ;планируется вызывать
               ;загрузку по частям
               ;несколько раз, значение IX
               ;надо временно сохранять.
   LD C,$rpart;или можно прямо LD C,#29
   RST #10
   RET;файл загружен, возвращаемся в
       ;исходную программу из подпрограммы
       ;загрузки. На выходе должна стоять
     ;проверка флага CY на предмет ошибки.
;Если же в подпрограмме планируется 
;продолжение,например для загрузки другого 
;фрагмента файла, то тут надо поставить 
;RET C - выход по ошибке 

error
;обработчик выхода по ошибке контр. суммы 
   SCF;устанавливаем признак ошибки -
        ;флаг CY=1
   LD A,81;укажем, что "файл не найден"
   RET
filename
   ...;11 (минимум) или больше (до 32)
        ;байт шаблона имени файла

   Таким образом, зная структуру описателя
файла и два выше разобранных системных ре─
старта, мы  можем загружать целиком или по
частям  любой файл. В конце раздела только
для примера приведу аналогичный рестарт на
запись  в уже существующий файл определен─
ной длины:
   Рестарт$wpart (регистр C=#2A) - запись
DE  байт в текущий открытый файл со смеще─
ния AHL  байт  от начала файла с адреса в
IX. Его, как  и иные возможности по записи
и  созданию  файлов, предлагается  изучить
самостоятельно.