وقفه - پایگاه دانلود رایگان کتاب | دانلود کتاب

Bios
بطور کلی ios B به ورودی و خروجی مربوط می شود ، Bios شامل راه اندازها یا رابطهای نرم افزاری برای ۵  ابزار سخت افزاری زیر می باشد : کنسول ( صفحه کلید و صفحه نمایش ) ، یک چاپگر عمومی ، ابزار کمکی ( پورت سری ) ، ساعت کامپیوتر و ابزار دیسک راه انداز . بخشی از Bios توسط سازندگان کامپیوتر در داخل هر کامپیوتر قرار داده می شود . این قسمت Bios بخش مقیم نام دارد که Bios  Ram هم نامیده می شود چون در تراشه های حافظه فقط خواندنی قرار گرفته که در برد سیستم کامپیوتر جا می گیرد . Bios Ram به عنوان یک رابط با سخت افزار کامپیوتر عمل می کند که در آن ابزارهای سخت افزاری نصب شده و کامپیوتر را کنترل می کند ، همچنین یک رابط استاندارد شده با نرم افزار را ارائه می دهد . دومین بخش Bios غیر مقیم است که در هنگام راه اندازی کامپیوتر از روی دیسک به داخل حافظه انتقال می یابد و دستیابی تصادفی خوانده می شود . در  Ms_dos  این فایل  io.sys  نامیده می شود ؛ در Pc_dos  آن IBMBIO.com نامیده می شود . علیرغم نامهای متفاوت اما هر دو یک وظیفه را انجام می دهند . این فایل صفات مخفی و سیستم را دارد و به این معناست که فایل را در لیست دایرکتوری تان نخواهید دید مگر اینکه Ms_dos  ورژن ۵ یا بالاتر داشته باشد و از    سوئیچ /ah با فرمان Dir  استفاده کنید یا از برنامه ای کمکی استفاده کنید که نام فایلهای مخفی را نشان می دهد .
سرویسهای Bios : یک رمز برنامه نویسی موفق روی خانواده های Pc در استفاده موثر از سرویسهای موجود در Bios می باشد . همان طور که گفتیم سرویسهای Bios بین سخت افزار و نرم افزارهای سطح بالاتر جای دارند که این نرم افزارها شامل زبانهای برنامه نویسی ، برنامه های کاربردی و هسته Ms_dos  می باشد . سرویسهای Bios مستقیمأ با سخت افزار کامپیوتر و ابزارهای جانبی کار می کنند آنها بعضی از اساسی ترین وظایف سیستم کامپیوتر مانند مانند خواندن و نوشتن بایتهای منفرد از و به صفحه نمایش یا دیسک را انجام می دهند ، سرویسهای Ms_dos  و سرویسهای برنامه هایتان را با دستیابی مستقیم به Bios بهبود بخشید در نتیجه به مجموعه واقعأ نیرومندی از ابزارها دست یافته اند و از کامپیوترتان به نحوی استفاده می کنید که IBM می خواهد آن طور باشد . به طوری که در هر مدل جدید که طراحی می شود IBM  مطمئن است سرویسهای Bios آن کاملأ با اعضای دیگر خانواده سازگار هستند . تازمانیکه با استفاده از Bios کامپیوترتان را کنترل می کنید به صورت مستقیم یا غیر مستقیم از پیش آمدن هر گونه مشکل سازگاری مصون هستید . اگر Bios را کنار بگذارید  و مستقیمأ به سخت افزار برنامه دهید نه اینکه فقط به مشکل می افتید بلکه شدیدأ محدوده عملکرد          برنامه هایتان را محدود می کنید .
فلسفه Bios یا ( چگونگی عملکرد Bios ) : تمام سرویسهای Bios توسط وقفه هایی احضار می شوند . هر دستور عمل وقفه یک مدخل را در جدول بردار وقفه در حافظه پایین انتخاب می شود . آدرس های تمام روال های سرویس Bios در این جدول ذخیره می شود . این طرح برای برنامه این امکان را به وجود می آورد که بدون دانستن محل حافظه مشخص روال سرویس Bios ، سرویس را درخواست کند . همچنین اجازه می دهد تا سرویسها تغییر مکان دهند ، وسعت یا وفق یابند ، بدون اینکه بر برنامه ای که از سرویسها استفاده می کند اثر بگذارد . اگر چه IBM  سعی کرده است محل های حافظه بعضی بخشهای Bios را ثابت نگه دارد اما درست نیست که از این آدرس ها در برنامه استفاده شود چون آنها ممکن است در آینده تغییر کنند روش استاندارد ، ارجع و معتبر تر برای احضار یک سرویس Bios این است که به جای آدرس مطلقش از وقفه آن استفاده کنید . سرویسهای Bios می تواند توسط یک کارگردان وقفه اصلی نظارت شوند اما در مقابل آنها به دو طبقه بندی موضوعی تقسیم می شوند و هر طبقه کارگردان وقفه خودش را دارد . این طرح اجازه می دهد هر کارگردان وقفه به راحتی جایگزین می شود . به عنوان مثال اگر سازنده سخت افزار ، یک صفحه نمایش تصویری کاملأ متفاوتی را ایجاد کند که تحت برنامه Bios کاملأ جدیدی عمل می نماید آنگاه سازنده باید همراه با سخت افزار ، برنامه Bios جدیدی را طراحی کند . برنامه جدید Bios می تواند در Ram  به عنوان یک راه انداز قابل نصب در Rom به عنوان تراشه های Rom در یک کارت آداپتور ذخیره شود . وقتی که آدرس روال سرویس جدید در محل مناسب در جدول بردار وقفه درج شود آنگاه روال جدید بطور مؤثری با بخشی از Bios اصلی که با سخت افزار قدیمی به کار می رفت جایگزین شود . IBM با پیمانه ای کردن Bios توانسته است آن را برای بهبود و گسترش قابلیتهای کامپیوتریش راحت تر سازد .
زنجیره های ارتباطی Bios : Bios در سیستم هایی با CPU  80286 یا بالاتر تعدادی زنجیره ارتباطی را فراهم می کند . این زنجیره های ارتباطی تحت سرویسهای وقفهh 15 پیاده سازی می شود اما برای استفاده از آنها باید یک کارگردان وقفه  h15 بنویسید که فقط این سرویسها را پردازش کند و سایر درخواستهای سرویس وقفه   h15 را به Bios عبور دهد . این ترتیب اجازه می دهد که مؤلفه های مختلفی از Bios در یک روش سازگار با یکدیگر و باسیستم عامل و برنامه های نوشته شده توسط کاربر ارتباط برقرار کنند . زنجیره های Bios در ابتدا جهت استفاده در سیستم عاملها یا برنامه های نوشته شده برای تکمیل سیستم عامل یا توابع Bios در نظر گرفته شدند اما Ms_dos  و Dsl2 از این زنجیره های Bios استفاده نمی کنند و فقط چند برنامه کاربردی هستند که به دلائل به خصوصی از آنها استفاده می کنند.
  مدیریت فایل در Bios : Bios چگونه با نیازهای یک سیستم مدیریت فایل برخورد می کند ؟ در هر دیسکت فرمت شده دو ناحیه با اهمیت بیشتر مربوط به این بحث وجود دارد . یکی از آنها جدول تخصیص فایل ( fat ) و ناحیه دیگر فهرست یا ( Dir  ) است . محل این دو فضا روی دیسکت در جدول زیر مشخص شده است . Fat بلافاصله بعد از رکورد راه انداز می آید و مشاهده می شود که ۴ سکتور را اشغال می کند . لکن چنین بر می آید که در واقع دو کپی از یک Fat  هر یک شامل دو سکتور ، موجود می باشد و  Dir بلافاصله بعد از Fat  می آید و هفت سکتور را اشغال می کند . Fat  دو نیاز اساسی برای یک سیستم مدیریت را برآورده می کند  اولأ به ما می گوید کدام سکتور ها اشغال می شوند و کدام سکتور ها خالی هستد . ثانیأ به ما می گوید کدام سکتورهاجهت تشکیل یک فایل به هم بسته می شوند . Fat  عملا پیرامون واحدی سازمان می یابد که می تواند شامل یک سکتور یا بیشتر ، بسته به نوع درایو دیسک باشد . در چگالی دو برابر استاندارد ، درایو دو طرفه ، گروهها از دو سکتور متوالی ساخته می شوند که Fat   میتواند نشان دهد که کدام گروهها به هم وابسته اند . Dir چیزهای دیگر را از جمله آنکه کدام فایلها روی دیسک نگهداری می شوند ، و کدام گروه ،گروه شروع یک فایل مخصوص می باشد را نشان می دهد

( محل Fat  و دایرکتوری )

طرف ۰ ، شیار ۰
رکورد راه رنداز                                                                                 سکتور ۱
Fat  ( اولین کپی )                                                                             سکتور ۲
Fat ( ادامه کپی اول )                                                                        سکتور ۳
Fat ( کپی دوم )                                                                               سکتور ۴
Fat (ادامه کپی دوم )                                                                         سکتور ۵
سکتور فهرست ۱                                                                             سکتور     6
سکتور فهرست ۲                                                                            سکتور۷
سکتور فهرست ۳                                                                            سکتور ۸
سکتور فهرست ۴                                                                            سکتور ۹

طرف ۱ ، شیار ۰

سکتور فهرست   5                                                                          سکتور ۱
سکتور فهرست ۶                                                                            سکتور ۲
سکتور فهرست ۷                                                                            سکتور ۳

 به روز آوری Bios : در مادربوردهای قدیمی Bios در یک Rom قرار گرفته و سیستم فقط قادر به خواندن آن می باشد . در صورت پیشرفت تکنولوژی نیاز به Bios احساس شد که بتوان در صورت نیاز آنها را تغییر داد و به روز کرد . اکثر مادربوردهای جدید این امکان را دارند یعنی Bios آنها از نوع Flash می باشد که می توان با انجام یک سری عملیات ، فایل جدیدی را در آن نوشت . مراحل انجام این کار در هر یک از مادربوردها با دیگری متفاوت است . در اینجا مراحل به روز آوری Bios در مادربوردهای A_trend مدل ATC_6150 توضیح داده می شود . این مادربوردها مجهز به یک دیسک به روز آوری Bios می باشد و در هر زمان نیز می توان نسخه جدیدی از آن تهیه کرد . روش این کار به صورت زیر است : ۱ ـ سیستیم را در Dos بوت کنید . ۲ ـ دیسک Update را که مخصوص به روز آوری Bios است در درایو A قرار دهید . ۳ ـ مسیر کاری را به A تغییر دهید . ۴ ـ برنامه به روز آوری Bios را که عمومأ Owd flash می باشد اجرا کنید . ۵ ـ نام فایل به روز آوری Bios را که از جنس باینری است نوشته و Enter بزنید . ۶ ـ هنگامی که پیام Do you want to save bios ? ظاهر شد اگر نمی خواهید Bios قدیمی ذخیره شود بنویسید N و Enter  بزنید . ۷ ـ در پاسخ به پیغام Are you sure to program ?  بنویسید Y و Enter  بزنید . ۸ ـ مراحل را انجام دهید تا آخر کار فلاپی را از درایو خارج نکرده یا سیستم را خاموش نکنید . ۹ ـ سیستسم را پس از اتمام کار خاموش کرده و اطلاعات Cmos را با استفاده از Jps پاک کنید . ۱۰ ـ پس از روشن کردن سیستیم ، محتویات Cmos  را به شکل مورد نیاز تنظیم کنید . دقت داشته باشید که هر چند استفاده از Flash Bios باعث افزایش توانایی در استفاده از سیستم می باشد اما خطر تخریب سیستم را توسط ویروس افزایش می دهد . بعضی از انواع ویروس ها مانند چرنویل قادر هستند محتویات Bios را پاک کنند در نتیجه سیستم قادر به عملکرد درست نمی باشد .
بایت وضعیت Bios : اغلب توابع Int 13h در صورت موفقیت پرچم نقلی را صفر و در صورت عدم موفقیت پرچم نقلی را یک می کنند و یک کد وضعیت به ثبات Ah بر می گرداند . Bios اطلاعاتی راجع به هر ابزار وضعیت آن در ناحیه داده حوزه نگه می دارد . بایت وضعیت در شکل زیر نشان داده شده است که بازتابی از بیتهای ظاهر شده در ناحیه داده Bios در ۴۰ : ۴۱h برای ناحیه داده دیسک درایو و در ۴۰ : ۴۷h برای ناحیه داده دیسک سخت می باشد . در صورت بروز خطا در عملیات دیسک ، یک ادغام مشخص برنامه ، تنظیم مجدد دیسک ( تابع ۰۰H ) و سه مرتبه سعی مجدد در انجام عملیات می باشد . اگر هنوز خطایی وجود دارد برنامه یک پیغام را نمایش می دهد و به عنوان یک راه حل مشکل ، برای کاربر امکان تغییر دیسک را فراهم می آورد .

                                            code                                   Status 
        
           00H          No error    
             01H         Bad command . not not recognized by the controller
             02H         Adders mark no disk not found
              03H        Writingon protected disk attempted
              04H        Invailed track / sector
              05H        Reset operation failed
              06H        Diskette removed since last access
              07H        Draive prameters wrong
              08H       Direct memory access ( dma ) overrun ( data accessed too fast to enter )
              09h        Dma across a 64 k boundary attemped on read /write
               10H      Bad crc on a read encountered ( error check indicated corruted data )
               20H      contoroler Failed ( hardware failure )
                40H     Seek operation failed ( hardware failure ) 
                80H     Device failed to respond ( diskette : drive door open or no diskette ; hard                             Disk : time out )
                AAH   Drive not ready
                BBH    undefined error
                CCH   Write fault
 

ناحیه داده Bios : Bios ، ناحیه داده ۲۵۶ بایتی خودش را در حافظه پایانی با شروع از آدرس سگمنت ۴۰H با فیلدها یی شامل داده هایی به ترتیب بایت معکوس دستکاری می کند . این فیلدها شامل ناحیه داده درگاه سریال ، ناحیه داده درگاه موازی ، ناحیه داده تجهیزات سیستم، ناحیه داده متفرقه ، ناحیه داده حافظه ،  ناحیه داده درایو دیسک ، ناحیه داده ویدئو ، ناحیه داده سیستم ، ناحیه داده دیسک سخت ، ناحیه داده مربوط به اوقات جانبی و ناحیه داده ساعت زمان حقیقی می باشد .
رابطه Bios  :  Dos  : در ماژول سیستم ، Io.sys و Msdos.sys استفاده از Bios را سهولت می بخشد . چون این ماجولها بسیاری از پردازشهای مورد نیاز را فراهم می سازند ، عملیات Dos عمومأ ساده تر از نسخه Bios خود است و عمدتأ وابستگی کمتری به ماشین دارد . Io.sys یک رابط سطح پایین برای Bios  است که خواندن داده از ابزارهای خارجی به حافظه و نوشتن داده از حافظه به ابزار خارجی را سهولت می بخشد . Msdos.sys شامل یک مدیریت فایل است و برخی سرویسها را نیز فراهم می سازد . برای مثال وقتی کاربر برنامه Int21H را تقاضا می کند ، برنامه اطلاعات را بر طبق محتویات ثباتها به Msdos.sys ارائه می دهد . برای تکمیل درخواست Msdos.sys ممکن است اطلاعات را به یک یا چند فراخوانی به Io.sys منتقل کند ، که به نوبت Bios را فرا میخواند . شکل زیر این ارتباط را نشان می دهد .

بافر صفحه کلید در محدوده داده های Bios : رویه وقفه ۹  کداسکن را از صفحه کلید می گیرد و آن را در چند محل حافظه در محدوده داده های Bios ذخیره می کند . به این  محل حافظه بافر صفحه کلید گفته می شود . این بافر در محدوده داده های Bios نباید با بافر صفحه کلید که سرزیری آن باعث ایجاد بوق بلندگو می شود اشتباه می شود . اگر کد اسکی وجود دارد وقفه ۹ کد اسکی را نیز برای کلید در بافر صفحه کلید ذخیره می کند در غیر این صورت صفر به جای آن قرار می دهد .
 بافر صفحه کلید : مجموعأ ۳۲ بایت ( ۱۶ کلمه ) از حافظه در محدوده دایره های Bios برای بافر صفحه کلید در نظر گرفته می شود که از آدرس ۰۰۴۳dh :0041eh می‌باشد . هر دو محل متوالی برای یک کاراکتر در نظر گرفته می شود . یکی برای کد اسکن و دیگری برای کد اسکی کاراکتر چنانچه وجود داشته باشد . دو اشاره گر به بافر صفحه کلید وجود ارد که اشاره گر سر بافر و اشاره گر دنباله بافر نام دارد .
 
  آدرس اشاره گر ابتدای بافر       آدرس اشاره گر انتهای بافر              بافر صفحه کلید 
   
   41B,41A                                 41D,41C                             41E    تا ۴۳D   

( محدوده  BIOS استفاده شده توسط بافر صفحه کلید )
اشاره گر دنباله بافر : آدرس های ۰۰۴۰ : ۰۰۱ch  و ۰۰۴۰ : ۰۰۱dh  حافظه ، آدرس دنباله بافر صفحه کلید را نگه می دارند . و این به این معنی که در هر لحظه آدرسهای ۰۰۴۱dh , 0041ch حافظه شامل آدرسی هستند که وقفه ۹ در آن آدرس ، کاراکتر بعدی را ذخیره می کند . کار وقفه ۹ قرار دادن کاراکتر در بافر صفحه کلید و جلو بردن دنباله با افزودن محتوای محل ۰۰۴۱ch حافظه می باشد .
 اشاره گر ابتدای بافر : وقفه ۱۶h آدرس کاراکتر بعدی را از محلهای ۴۱bh , 41ah  حافظه یعنی محل اشاره گر به سر بافر بدست می آورد . به محض اینکه وقفه ۱۶h هر کاراکتر را از بافر صفحه کلید می خواند اشاره گر سر بافر را به جلو می برد . بحث فوق می تواند به صورت زیر خلاصه شود . وقتی وقفه ۹ کاراکتر را داخل بافر صفحه کلید قرار می دهند دنباله بافر را پیش می برد و وقتی وقفه ۱۶h کاراکتر را از بافر صفحه کلید می خواند ابتدای بافر را پیش می برد . وقتی آنها به انتهای بافر می زسند هر دو می چرخند و به این ترتیب یک حلقه ۱۶ کلمه ای را ایجاد می کنند که ابتدای بافر به صورت مستمر و انتهای بافر را تعقیب می کند . اگر بافر صفحه کلید خالی باشد آدرس ابتدای بافر برابر با آدرس انتهای بافر می باشد . وقتی که وقفه ۹ کاراکتر را داخل بافر قرار می دهد دنباله را جلو می برد و اگر بافر به وسیله وقفه ۱۶h خوانده نشد بافر پر شده و سبب می شود که دنباله درست پشت ابتدای بافر باشد .

وقفه های نرم افزاری و سخت افزاری
وقفه رخدادی است که پردازنده را وادار می سازد تا فعالیتهای جاری را متوقف کند و به اجرای وقفه مورد نظر بپردازد . اعمال روزمره ما در طول شبانه روز دستخوش وقفه های فراوان     می شود . در مورد ریز پردازنده هم عملی مشابه رخ می دهد . وقفه جهت جلب توجه پردازنده رخ می دهد  وقفه ممکن است مثلا جهت تحریک یک سیستم محافظتی در زمان باز شدن یک پنجره استفاده گردد در یک کامپیوتر شخصی وقفه ها جهت ثبت زمان ، خواندن از صفحه کلید ، عملیات گرداننده دیسک و دسترسی به سیستم عامل دیسک استفاده می گردند . دو نوع وقفه د ر دسترس می باشد : نرم افزاری و سخت افزاری . وقفه های سخت افزاری به وسیله تغییر سطح منطقی یکی از ورودی های وقفه پردازنده ایجاد می گردند . این ورودی ها عبارتند از             NMI ( وقفه های غیر قابل پوشش ) و INTR ( در خواست وقفه ) . INTR می تواند فعال یا غیر فعال شود که این عمل به صورت نرم افزاری و به کمک اجرای دستورات STI و CLI صورت می گیرد . مفهوم این امر آن است که NMI در مکانیزم وقفه نیاز به یک لبه بالا رونده پالس ساعت داریم و نیز INTR حساس به سطح است و نیاز به سطح منطقی مثبت جهت وقفه دادن به پردازنده دارد . در هنگام فعال کردن NMI در نظر گرفته شده است اشاره می نماید . INTR در صورتیکه فعال باشد یک سیکل پذیرش وقفه را تولید می کند که به منظور خواندن شماره بردار وقفه و یا نوع وقفه از گذرگاه داده پردازنده به کار می رود . وقفه های نرم افزاری مستقیمأ توسط برنامه ها تولید می گردند . این نوع از وقفه ها نیز Exception  ( استناء ) نیز خوانده می شود بعضی از دستور العمل ها مانند INT یا Into پس از اجرا باعث بروز وقفه می شود . بقیه دستور العمل ها زمانی که شرطی خاص ارضاء شوند تولید وقفه می نمایند . به عنوان مثال Div و  Idiv وقفه نوع صفر را زمانی که تقسیم بر صفر رخ می دهد تولید می کنند . اگر یک وقفه سخت افزاری و یک وقفه نرم افزاری به طور همزمان تولید شوند پردازنده در زمان برخورد چنین مواردی وقفه ها را اولویت بندی می کند . وقف های اولویت بندی شده به صورت زیر است :