Echo #03 31 марта 1997

Программирование

Книга - Тайники ZX-Spectrum: Использование Памяти.

   Глава 5.

   И С П О Л Ь З О В А Н И Е
   П А М Я Т И



   После включения компьютера в сеть авто-
матически запускается программа, размещен-
ная в ROM по адресу 0. Она проверяет объем
допустимой памяти, разделяет ее на различ-
ные  блоки,  а также присваивает системным
переменным начальные значения.

   Диаграмма,  приведенная ниже, описывает
раздел  памяти. Объем от 0 до 16383 разме-
щается  в  ROM,  остальные  в  RAM. Только
часть блоков имеют свое постоянное положе-
ние,  другие могут перемещаться в памяти и
их актуальные адреса хранятся в соответст-
вующих системных переменных. Числа в конце
некоторых  областей  обозначают  указатели
конца области и всегда присутствуют там.

 ______________ _________________________
|              |              |          |
| АДРЕС        | ОБЛАСТЬ      |  КОНЕЦ   |
|______________|______________|__________|
|              |              |          |
| #0000 (0)    | Системные    |          |
|              | процедуры    |          |
| #3000 (15616)| Прообразы    |          |
|              | символов в   |          |
|              | кодах 32-127 |          |
| #4000 (16384)| Экран        |          |
| #5800 (22528)| Атрибуты     |          |
| #5B00 (23296)| Буфер прин-  |          |
|              | тера         |          |
| #5C00 (23552)| Системные    |          |
|              | переменные   |          |
| #5C86 (23734)| Карта микро- |          |
|              | драйва       |          |
| CHANS        | Информация о | #80(128) |
|              | каналах      |          |
|--------------|--------------|----------|
| PROG         | Б Е Й С И К  |          |
|--------------|--------------|----------|
| VARS         | Переменные   | #80(128) |
|              | ZX-Бейсика   |          |
|--------------|--------------|----------|
| E_LINE       | Буфер        | #80(128) |
|              | редактора    |          |
|--------------|--------------|----------|
| WORKSP       | Буфер инст-  |  #0D(13) |
|              | рукции INPUT |          |
|--------------|--------------|----------|
|              | Рабочая      |          |
|              | область      |          |
|              | ZX-Бейсика   |          |
|--------------|--------------|----------|
| STKBOT       | Стек кальку- |          |
| STKEND       | лятора       |          |
|--------------|--------------|----------|
| SP           | Свободная    |          |
|              | область      |          |
|              | памяти       |          |
|              | Бейсика      |          |
|--------------|--------------|----------|
| ERR_SP       | Машинный     |          |
|              | стек         |          |
|--------------|--------------|----------|
| RAMTOP       | Стек адресов | #3E(62)  |
|              | возврата     |          |
|              | GOSUB        |          |
|--------------|--------------|----------|
|              | Свободная    |          |
|              | область      |          |
|              | памяти       |          |
|--------------|--------------|----------|
| UDG          | Прообразы    |          |
|              | символов,    |          |
|              | определенных |          |
|              | пользовате-  |          |
|              | лем          |          |
| P_RAMT       |              |          |
|______________|______________|__________|


   5. 1 Прообразы символов

   Формы  печатных символов с кодами от 32
до  127  (8 байт на каждый знак) заполняют
768  последних ячеек ROM. Они закодированы
в  той же форме, что и символы, определяе-
мые пользователем. Знаки мозаичной графики
(коды от 128 до 143) конструируются каждый
раз. Адрес начала этой области 256 хранит-
ся в системной переменной CHARS.


   5. 2 Экран

   Эта  область предназначена для хранения
информации о каждой точке экрана, а точнее
о  том,  должна ли она быть в цвете чернил
или фона. 6144 байта этого блока позволяют
адресовать  49152  различных точек (1 байт
описывает  8  точек).  Они  организованы в
таблицу  из  192 строк и 256 столбцов. Для
графических  конструкций  Бейсика доступны
только 176 верхних строк. Каждый графичес-
кий  знак  выводится в поле 8x8 точек. Это
позволяет  выводить  тексты  в  формате 24
строки по 32 позиции. Две нижние текстовые
строки зарезервированы для системных сооб-
щений и для рабочей области редактора.

   Интересен  способ,  которым эта область
переносится  на экран. К сожалению, после-
довательные 32 байта не описывают последо-
вательно  графическую  строку на экране, а
256  последовательных  байт  не  описывают
оператор  текста.  Размещение  графической
строки (линии) абсолютно противоположно, а
с  точки зрения ZX-Бейсика похоже на изоб-
ретение сумасшедшего. Лучше всего это мож-
но  увидеть  во  время считывания экрана с
ленты.  Здесь мы ограничимся только приме-
рами, позволяющими пересчитывать текстовые
и графические координаты на экранные адре-
са.

   Байт,  содержащий  графическую  точку с
координатами  (K, M) (точка (0, 0) лежит в
левом верхнем углу экрана выше двух низших
текстовых   операторов)  на  экране  имеет
адрес:

   16384+32*(INT((175-M)
/8-INT((175-M/64*8+8*(176*M-INT((175-M)
/8) *8+64*INT((175-M) /64) +INT(K/8).

   Положение  битов в байте рассчитывается
как

   8-K+INT(K/8) *8.

   В свою очередь, адреса текстовых знаков
рассчитываем по образцу:

   16384+2048*INT(K/8)  +32*(K-8*INT(K/8))
+256*M+N,

   где  K обозначает номер оператора (от 0
до  23),  N является номером колонки (0...
31),  в  свою  очередь  M является номером
графической   строки(линии),   формирующей
длинный  знак  (0... 7). За нулевую прини-
мается,  лежащая по верху блока знака, ли-
ния.  Начало координат для инструкций, пи-
шущих знаками помещено в левом верхнем уг-
лу экрана.

   5. 3 Атрибуты (22528... 23295)

   В  этой  области  хранится информация о
размещении  цветов  на  экране. Наименьшей
единицей  поверхности,  цвет которой можно
модифицировать,  является  поле единичного
знака  размером 8x8 точек. Для такого поля
можно определить цвет фона, чернил, мерца-
ния. На выбор имеется 8 цветов:

   0 - черный
   1 - фиолетовый
   2 - красный
   3 - синий
   4 - зеленый
   5 - голубой
   6 - желтый
   7 - белый

   Каждый  цвет может выступать в двух от-
тенках:  обычном  и интенсивном (BRIGHT 0,
1).
   Все   сведения,  касающиеся  единичного
знакового  поля закодированны в одном бай-
те:
    _______________________________
   |        |                      |
   |   Биты | Значение             |
   |________|______________________|
   |        |                      |
   | 7      | Мерцание             |
   |--------|----------------------|
   | 6      | Интенсивность фона   |
   |--------|----------------------|
   | 5      |                      |
   | 4      | Цвет фона            |
   | 3      |                      |
   |--------|----------------------|
   | 2      |                      |
   | 1      | Цвет чернил          |
   | 0      |                      |
   |________|______________________|

   Чтобы установить желаемые атрибуты поля
и определить какое значение следует помес-
тить в соответствующий байт, лучше пользо-
ваться образцом:

   128*F+64*B+32*P+I,

   где  F  - определяет мерцание (FLASH 0,
1)
   B  - определяет оттенок фона (BRIGHT 0,
1)
   P - является номером цвета фона
   I - является цветом чернил

   Определение  адреса байта, описываемого
атрибутами  знакового  поля с координатами
K, M , осуществляется по формуле:

   22528+32*K+M.

   5. 4 Буфер принтера

   В этой области собираются данные, кото-
рые будут посланы на принтер. Печать, фак-
тически,  следует  после  заполнения этого
буфера  (256 байт или 32 знака), или после
символа  "конец  строки"  (CHR$  13). Если
принтер  не подключен, то область не будет
использоваться  системой и может использо-
ваться для других целей.


   5. 5 Карта микродрайва

   Эта  область используется только в слу-
чае  подключения  к  SPECTRUM ZX-ИНТЕРФЕЙ-
СА-1.  В  "голом"  компьютере эта карта не
существует физически и CHANS = 23734.



   5.   6  Программа  ZX-Бейсик  (PROG  до
VARS-1)

   После  инициализации системы, без подк-
люченных  внешних устройств, этот блок на-
чинается  с  адреса  #5CC8  (23755). В нем
хранится текст программы Бейсик. Отдельные
строки в памяти компьютера имеют следующую
форму:
    ___________________________________
   |       |        |      |           |
   |2 байта|2 байта |Длина |1 байт     |
   |       |        |текста|           |
   |-------|--------|------|-----------|
   | Номер |Длина   |      |#0D (13)   |
   | строки|текста+1|ТЕКСТ |Код <ENTER>|
   |_______|________|______|___________|

   В  случае номера строки сделано отступ-
ление  от  правил и первым здесь выступает
старший  байт, а потом младший. Все ключе-
вые  слова,  появляющиеся  в тексте, коди-
руются единичными символами.

   Интересным является способ хранения чи-
сел  в тексте программы. За последователь-
ностью  знаков,  представляющих последова-
тельные  цифры,  всегда размещается управ-
ляющий  символ CHR$ 14, а за ним 5 байтов,
содержащих  двоичное  представление  этого
числа. Во время вывода программы на экран,
эти  6 добавочных байт опускаются. Это об-
ъясняет  то, почему некоторые программисты
предпочитают запись VAL "17" вместо просто
17. Первая  из  них  фактически занимaет 5
байтов,  а вторая 8. Речь идет об экономии
памяти.  Во  время выполнения программы, в
свою  очередь, пропускаются символы, кото-
рыми  записано  число  и используется 5-ти
байтовое  двоичное представление. Это поз-
воляет прятать правильные значения опреде-
ленных  чисел (например, стартовых адресов
процедур в машинном коде) от "любопытных".
В  этом случае необходимо определить адрес
внутреннего  представления данного числа и
инструкцией  POKE  присвоить  ей  желаемое
значение.  При  выводе текста на экран и в
дальнейшем   будет   фигурировать   старое
представление  числа,  уже  не связанное с
записанным  за ним двоичным числом! Приме-
няя  эту  технику  необходимо помнить, что
каждое  извлечение  такой  строки в нижнюю
часть  экрана  и возврат ее на место, даже
без модификации, изменяет внутренне предс-
тавление  каждого числа в тексте, присваи-
вая им значения, видимые на экране.

   Из  других  любопытных  трюков приведем
еще два. Если в первой строке программы, в
ячейках,  содержащих  ее  номер,  поместим
число  0, то такой оператор невозможно бу-
дет  скопировать  в  нижнюю часть экрана в
область редактора, а затем модифицировать.
В  другом  конце программы возможна другая
штучка. Допишем там строку 9999 REM и пос-
ле  установления ее адреса в обоих байтах,
содержащих  ее  номер,  разместим значение
255.  Первый результат этого проявится при
выводе  программы на экран. Модифицирован-
ная  нами  строка  не появится. Второй эф-
фект,  гораздо  более ценный, появится при
попытке  считывания такой программы с кас-
сеты инструкцией MERGE. SPECTRUM обижается
на пользователя и перестает реагировать на
любые клавиши.

   5.  7  Переменные  ZX-Бейсика  (VARS до
E_LINE-2)

   В этой области система хранит все пере-
менные, инициализированные как программой,
так и пользователем с клавиатуры. Появляю-
щиеся  переменные  последовательно дописы-
ваются в конце этой области (все последую-
щие  блоки автоматически сдвигаются) и ос-
таются там, пока область не будет очищена.
Исключением являются простые текстовые пе-
ременные:  когда какая-нибудь из них моди-
фицируется,  и  ее  предыдущая версия уби-
рается (что сопровождается необходимым пе-
ремещением  других блоков памяти), а новая
дозаписывается  в  конце  этой области. То
же  происходит при новом объявлении масси-
вов.

   Способ  хранения  переменных зависит от
их  типов.  В ZX-Бейсике существует 6 раз-
личных видов переменных, обозначаемых чис-
лами от 2 до 7:

   2  (010)  -  простые текстовые перемен-
ные;
   3 (011) - простые числовые переменные
   с однолитерными именами;
   4 (100) - числовые массивы;
   5 (101) - простые числовые переменные
   с многолитерными именами;
   6 (110) - знаковые массивы;
   7  (111) - переменные, управляющие цик-
лами
   FOR ... NEXT.

   Во  всех  случаях  первый байт описания
переменной  содержит ее тип, а также номер
первой   литеры  имени.  Метод  размещения
этих сведений в одном слове следующий:
    ____________________________________
   |          |        |                |
   |          |  Тип   |  Номер литеры  |
   |----------|--------|----------------|
   | Биты     | 7 6 5  | 4 3 2 1 0      |
   |__________|________|________________|

   Обратим  внимание,  что биты 4... 0 со-
держат порядковый номер литеры в алфавите,
а  не  ее  код. Собственно код мы получаем
складывая  с  числом #60 (96). Храня имена
переменных SPECTRUM автоматически заменяет
большие  литеры  малыми  и  пропускает все
пробелы. Содержимое последующих байт зави-
сит от типа переменной.

   Простая   текстовая  переменная,  длина
описания N + 3 байта:
    ___________________________________
   |        |                  |       |
   | Тип и  | N = длина текста | Текст |
   | литера | (2 байта)        |       |
   |________|__________________|_______|


   Простая  числовая  переменная с одноли-
терным именем, длина описания 6 байт:
    ____________________________________
   |              |                     |
   | Тип и литера | Содержимое (5 байт) |
   |______________|_____________________|


   Числовой  массив,  длина описания N + 3
байта:
  ______________________________________
 |      |       |       |         |     |
 |  Тип |N=длина|K=число|1-й...K-й|Эл-ты|
 |  и   |описа- |индек- |индексы  |  по |
 |литера|ния-3  |сов    |(по 2 б.)|5 б. |
 |      |(2 б.) |       |         |     |
 |______|_______|_______|_________|_____|


   Простая числовая переменная, с многоли-
терным именем, длина описания K + 5 байт

 ________________________________________
|            |                     |     |
|Тип и литера|2-ой знак...K-ый знак| Зна-|
|            |имени           имени|чение|
|            |                     | 5 б.|
|____________|_____________________|_____|


   Второй и последующий символы имени хра-
нятся  как  коды  соответствующих  знаков.
Последний  байт  имени имеет самый старший
бит,  всегда установленный в 1, что позво-
ляет всегда распознать его.

   Знаковый  массив,  длина описания N + 3
байта:
 ________________________________________
|      |       |        |         |      |
|Тип и |N=длина|K=число |1-й...K-й| Эл-ты|
|литера| описа-|  индек-| индексы |  по  |
|      | ния-3 |сов     |         |      |
|      |(2 б.) |        |(по 2 б.)|(1 б.)|
|______|_______|________|_________|______|


   Управляющая  циклом  переменная,  длина
описания 19 байт:
 ________________________________________
|     |      |      |      |      |      |
|Тип и|Значе-|Значе-|Шаг=Z |K=    |Номер |
|лите-|ние   |ние   |      |номер |FOR в |
|ра   |теку- |конеч-|      |строки|стро- |
|     |щее=X |ное=Y |      |      |ке+1  |
|     |(5 б.)|(5 б.)|(5 б.)|(2 б.)|(1 б.)|
|_____|______|______|______|______|______|


   Последний  байт области переменных, как
указатель  всегда,  содержит  значение #80
(128).

   5.   8   Буфер   редактора  (E_LINE  до
WORKSP-1)

   В этой области размещается строка прог-
раммы  или последовательность директив для
непосредственного  выполнения  во время их
ввода с клавиатуры. Вводимые символы копи-
руются  в нижнюю часть экрана. После нажа-
тия  <ENTER>  компьютер проверяет верность
вводимого  текста  и  предпринимает  соот-
ветствующие действия.


   5.  9 Буфер инструкции INPUT (WORKSP до
STKBOT-1)

   В  этот  буфер  первоначально  вводятся
данные, считываемые командой INPUT и толь-
ко после нажатия <ENTER> следует их преоб-
разование.  В  этой области SPECTRUM также
выполняет  некоторые  операции,  требующие
рабочей  памяти  (например, сцепление сим-
вольных переменных).


   5.  10  Стек  калькулятора  (STKBOT  до
STKEND-1)

   Рабочая  область системных подпрограмм,
выполняющих   большинство   арифметических
операций.


   5.  11 Свободная область системы Бейсик
(STKEND+1 до SP)

   Этот  блок памяти свободен, но предназ-
начен для потребностей системы Бейсик. Ра-
бочие  области  с обоих концов этого блока
пополняются за его счет. Данные, размещен-
ные  здесь могут подвергнуться уничтожению
без предупреждения. Пред началом действий,
требующих  увеличения какого-нибудь из ра-
бочих блоков, SPECTRUM проверяет, останет-
ся  ли  в  этом блоке хотя бы 80 свободных
байт  на  возможные  потребности машинного
стека.  Отрицательный  результат  проверки
сигнализируется  сообщением 4. Адрес конца
этой области хранится в регистре процессо-
ра Z80, называемый указателем стека (SP) и
недоступен из системы Бейсика.


   5. 12 Стек машинный (SP до ERR_SP)

   Стек,  используемый процессором Z80 для
текущего  хранения различных данных, адре-
сов  и  т. п. Эта область абсолютно беспо-
лезна для программирования на Бейсике.


   5.   13  Стек  адресов  возврата  GOSUB
(ERR_SP+1 до RAMTOP)

   Очередной  стек, на этот раз предназна-
ченный  для хранения номера строки и поло-
жения  в  ней инструкции GOSUB. Эти данные
необходимы  для  команды RETURN при неава-
рийном  выходе из подпрограммы. Многоразо-
вое  выполнение  GOSUB или RETURN вызывает
сдвиг  машинного  стека, адресуемого через
ERR_SP  на 3 байта вниз или вверх. Поэтому
при модификации блока рекомендуется особая
осторожность.

   5.    14   Область   свободной   памяти
(RAMTOP+1 до P_RAMT)

   Блок  действительно  свободной памяти и
безопасный  в том смысле, что его содержи-
мое  недоступно для системы Бейсик и может
быть  модифицировано  только по требованию
пользователя  с  помощью  инструкции POKE.
Даже директива NEW не нарушает этой облас-
ти. В принципе она используется для хране-
ния программ в машинном коде или специфич-
ных данных , для которых переменные Бейси-
ка не подходят.


   5. 15 Образы символов пользователя (UDG
до UDG+167)

   После  инициализации системы, этот блок
начинается   с   ячейки,   имеющий   адрес
RAMTOP+1=#FF58=65368,    и   кончается   в
P_RAMT=#FFFF=65535.  Адрес  этого  блока в
памяти можно получить, выполняя инструкцию
USR  "A".  Эта область служит для хранения
очертаний графических символов, определен-
ных  пользователем. Определение единичного
символа  состоит из восьми байт, описываю-
щих состояние каждой точки в знаковом поле
размером 8*8.

   Для  примера определим графический сим-
вол  и  разместим  его  в области UDG так,
чтобы он высвечивался после нажатия клави-
ши  <O> в режиме G. Первым этапом является
проектирование  формы нового знака в квад-
рате 8*8. В поле, предназначенном для зак-
рашивания,  размещается  1,  а в пустом 0.
Каждый,  заполненный  таким образом опера-
тор, рассматривается как 8-цифровое бинар-
ное  число.  Полученный  набор  8-ми чисел
описывает форму проектируемого символа:

   0 0 0 0 0 1 0 0 4
   0 0 0 0 1 0 0 0 8
   0 0 0 0 0 0 0 0 0
   0 0 1 1 1 1 0 0 60
   0 1 0 0 0 0 1 0 66
   0 1 0 0 0 0 1 0 66
   0 0 1 1 1 1 0 0 60
   0 0 0 0 0 0 0 0 0

   Введем  теперь  его  в компьютер. Проще
всего это сделать с помощью программы:

   10 DATA 4, 8, 0, 60, 66, 66, 60, 0
   20 FOR I = USR "0" TO USR "0" + 7
   30 READ A: POKE T, A
   40 NEXT I

   После ее выполнения клавиша <O> в режи-
ме  G выводит закодированный символ. В це-
почке  символов  он  будет  иметь код 158.
Данные  в строке 10 можно подать также и в
двоичной  форме вместо десятичной, исполь-
зуя  функцию BIN. Это требует больше писа-
нины,  но значительно  облегчает все моди-
фикации, определенного нами образца.

   168  байт области UDG позволяют хранить
до  21  различного нового символа. Их коды
размещаются  в диапазоне от 144 (A) до 164
(U).  После  инициализации  системы,  этот
блок  содержит  образцы форм больших литер
латинского алфавита.