Повторная входимость

Резидентные программы в среде MSDOS

Пусть у нас есть собственный обработчик программного прерывания, который вызывают обработчики двух аппаратных прерываний, и пусть эти аппаратные прерывания произошли сразу одно за другим. В этом случае может получиться так, что второе аппаратное прерывание осуществится в тот момент, когда еще не закончится выполнение нашего программного обработчика. В большинстве случаев это не приведет ни к каким проблемам, но, если обработчик обращается к каким-либо переменным в памяти, могут произойти редкие, невоспроизводимые сбои в его работе. Например, пусть в обработчике есть некоторая переменная counter, используемая как счетчик, считающий от 0 до 99:

mov al,byte ptr counter; считать счетчик в AL,

cmp al,100; проверить его на переполнение,

jb counter_ok; если счетчик достиг 100,

; >>> здесь произошло второе прерывание <<<

sub al,100; вычесть 100

mov byte ptr counter,al; и сохранить счетчик

counter_ok:

Если значение счетчика было, например, 102, а второе прерывание произошло после проверки, но до вычитания 100, второй вызов обработчика получит то же значение 102 и уменьшит его на 100. Затем управление вернется, и следующая команда sub al,100 еще раз уменьшит AL на 100 и запишет полученное число на место. Если затем по значению счетчика вычисляется что-нибудь вроде адреса в памяти для записи, вполне возможно, что произойдет ошибка. О таком обработчике прерывания говорят, что он не является повторно входимым.

Чтобы защитить подобные критические участки кода, следует временно запретить прерывания, например так:

cli; запретить прерывания

mov al,byte ptr counter

cmp al,100

jb counter_ok

sub al,100

mov byte ptr counter,al

counter_ok: sti; разрешить прерывания

Следует помнить, что, пока прерывания запрещены, система не отслеживает изменения часов, не получает данных с клавиатуры, так что прерывания надо обязательно, при первой возможности, разрешать. Всегда лучше пересмотреть используемый алгоритм и, например, хранить локальные переменные в стеке или использовать специально разработанную команду CMPXCHG, которая позволяет одновременно провести сравнение и запись в глобальную переменную.

К сожалению, в MS-DOS самый важный обработчик прерываний в системе — обработчик INT 21h — не является повторно входимым. В отличие от прерываний BIOS, обработчики которых используют стек прерванной программы, обработчик системных функций DOS записывает в SS:SP адрес дна одного из трех внутренних стеков DOS. Если функция была прервана аппаратным прерыванием, обработчик которого вызвал другую функцию DOS, она будет пользоваться тем же стеком, затирая все, что туда поместила прерванная функция. Когда управление вернется в прерванную функцию, в стеке окажется мусор и произойдет ошибка. Лучший выход — вообще не использовать прерывания DOS из обработчиков аппаратных прерываний, но если это действительно нужно, то принять необходимые меры предосторожности. Если прерывание произошло в тот момент, когда не выполнялось никаких системных функций DOS, ими можно безбоязненно пользоваться. Чтобы определить, занята DOS или нет, надо сначала, до установки собственных обработчиков, определить адрес флага занятости DOS.

Функция DOS 34h: Определить адрес флага занятости DOS

Ввод:	АН = 34h
Вывод:	ES:BX = адрес однобайтного флага занятости DOS ES:BX – 1 = адрес однобайтного флага критической ошибки DOS

Теперь обработчик прерывания может проверять состояние этих флагов и, если оба флага равны нулю, разрешается свободно пользоваться функциями DOS.

Если флаг критической ошибки не ноль, никакими функциями DOS пользоваться нельзя. Если флаг занятости DOS не ноль, можно пользоваться только функциями 01h – 0Ch, а чтобы воспользоваться какой-нибудь другой функцией, придется отложить действия до тех пор, пока DOS не освободится. Чтобы это сделать, надо сохранить номер функции и параметры в каких-нибудь переменных в памяти и установить обработчик прерывания 8h или 1Ch. Этот обработчик будет при каждом вызове проверять флаги занятости и, если DOS освободилась, вызовет функцию с номером и параметрами, оставленными в переменных в памяти. Кроме того, участок программы после проверки флага занятости — критический, и прерывания должны быть запрещены. Это непросто, но продолжим. Не все функции DOS возвращаются быстро — функция чтения символа с клавиатуры может оставаться в таком состоянии минуты, часы или даже дни, пока пользователь не вернется и не нажмет на какую-нибудь клавишу, и все это время флаг занятости DOS будет установлен в 1. В DOS предусмотрена и такая ситуация. Все функции ввода символов с ожиданием вызывают INT 28h в том же цикле, в котором они опрашивают клавиатуру, так что, если установить обработчик прерывания 28h, из него можно вызывать все функции DOS, кроме 01h – 0Ch.

Пример вызова DOS из обработчика прерывания от внешнего устройства рассмотрен чуть ниже, в резидентных программах. А сейчас следует заметить, что функции BIOS, одну из которых мы вызывали в нашем примере timer.asm, также часто оказываются не повторно входимыми. В частности, этим отличаются обработчики программных прерываний 5, 8, 9, 0Bh, 0Ch, 0Dh, 0Eh, 10h, 13h, 14h, 16h, 17h. Так как BIOS не предоставляет какого-либо флага занятости, придется создать его самим:

int10_handler proc far

inc cs:byte ptr int10_busy; увеличить флаг занятости

pushf; передать управление старому

; обработчику INT 10h,

call cs:dword ptr old_int10; эмулируя команду INT,

dec cs:byte ptr int10_busy; уменьшить флаг занятости

iret

int10_busy db 0

int10_handler endp

Теперь обработчики аппаратных прерываний могут пользоваться командой INT 10h, если флаг занятости int10_busy равен нулю, и это не приведет к ошибкам, если не найдется чужой обработчик прерывания, который тоже будет обращаться к INT 10h и не будет ничего знать о нашем флаге занятости.

Дата добавления: 2014-01-05