Programowanie: Użycie OS-a przy wyłączonym ROM-ie

Żeby swobodnie używać mechanizmów OS-a a przy tym mieć dostęp do całego RAM-u trzeba zadbać tylko o poprawne wykonanie przerwań będących w ROM-ie w sytuacji kiedy ten jest wyłączony.

Handler

Kod handlera przerwań powinien być umieszczony poza obszarem ROM-u ($5000..$57FF, $A000..$BFFF, $C000..$FFFF):

nmiint  sec
        scs

irqint  clc

        pha
        txa
        pha
        tsx

        ;wlaczenie OS ROM

        inc PORTB       ;$D301

        ;odlozenie na stos danych dla powrotu z przerwania (RTI)

        lda #>iret      ;adres procedury iret
        pha
        lda #<iret
        pha
        lda $103,x      ;skopiowanie wartosci rejestru stanu procesora
        pha

        ;skok przez odpowiedni wektor przerwania

        scc
        jmp (NMIVEC)    ;$FFFA
        jmp (IRQVEC)    ;$FFFE

iret    ;wylaczenie OS ROM

        dec PORTB       ;$D301

        pla
        tax
        pla
        rti

Inicjalizacja

Wszystko co jest potrzebne do uruchomienia mechanizmu to inicjalizacja wektorów NMIVEC i IRQVEC pod ROM-em:

        sei
        lda #%00000000
        sta NMIEN       ;$D40E
        lda #%11111110
        sta PORTB       ;$D301

        ldx #<nmiint
        ldy #>nmiint
        stx NMIVEC      ;$FFFA
        sty NMIVEC+1

        ldx #<irqint
        ldy #>irqint
        stx IRQVEC      ;$FFFE
        sty IRQVEC+1

        lda #%01000000
        sta NMIEN       ;$D40E
        cli

Od tej pory można swobodnie wyłączać i włączać dowolny obszar ROM (przez zwykłą modyfikację rejestru PORTB) bez obawy o to, że komputer się zawiesi.

Działanie

W przypadku kiedy ROM jest włączony przerwanie obsługiwane jest przez standardowe procedury umieszczone w ROM (ponieważ wektory NMIVEC oraz IRQVEC znajdują się wtedy w obszarze ROM). Kiedy ROM jest odłączony wektor wejścia w przerwanie pobierany jest z NMIVEC lub IRQVEC, które znajdują się w RAM i wykonywana jest procedura przerwania nmiint lub irqint. Obydwie te procedury mają za zadanie włączenie ROM-u, wykonanie procedury obsługi przerwania według wektora znajdującego się już w ROM, oraz przywrócenie konfiguracji ROM po powrocie. Odbywa się to poprzez zapalenie najmłodszego bitu PORTB (włączenie OS ROM), odłożenie na stos adresu powrotu do procedury iret oraz wartości rejestru F procesora odłożonego na stos w sekwencji wywołania przerwania. Zduplikowanie tej wartości jest niezbędne dla poprawnego działania procedur obsługi przerwań zachowanych w ROM, ponieważ testują one:

• czy przerwane zostało wykonanie przerwania IRQ (w przypadku obsługi przerwania NMI),
• czy przerwanie IRQ zostało zgłoszone przez układ I/O, czy może przerwanie zostało wywołane przez rozkaz BRK (w przypadku obsługi przerwania IRQ).

Po wykonaniu procedury z ROM sterowanie przekazywane jest do procedury iret, której jedynym zadaniem jest ponowne odtworzenie konfiguracji pamięci (odłączenie ROM).

Wywoływanie procedur OS

Trzeba pamiętać (co właściwie powinno być oczywiste), że gdy w programie chcemy wywołać dowolną systemową procedurę z ROM, a jest on aktualnie odłączony, to trzeba go sobie włączyć:

        lda #%11111111
        sta PORTB       ;$D301

        jsr JSIOINT     ;$E459

Odwołania do procedur OS-a odbywają się przez tablice wektorów oraz tablicę skoków. Stanowią one oficjalne punkty wejścia do procedur systemu operacyjnego i gwarantują, że niezależnie od wersji oraz rodzaju systemu operacyjnego zainstalowanego w komputerze zawsze zostanie wywołana procedura żądana przez użytkownika.

Wyjątek stanowią procedury pakietu matematycznego który nie posiada tablicy skoków, przez co odpowiednie procedury niezależnie od wersji pakietu zainstalowanego w komputerze zawsze muszą znajdować się pod ustalonymi adresami.

Wywołania przez systemową tablicę skoków (JMP), najprościej zrealizować n.p. tak:

JSIOINTjump:
        lda PORTB       ;$D301
        pha
        ora #%00000001
        sta PORTB       ;$D301

        jsr JSIOINT     ;$E459

        pla
        sta PORTB       ;$D301
        rts

Nieco odmienna jest metoda wywoływania procedur dostępnych przez tablicę wektorów, ponieważ wektory wskazują adres procedury zmniejszony o jeden i jako takie służą do wykonania skoku przez RTS:

SIO_S_SPECIAL_jump:
        lda PORTB
        pha
        ora #%00000001
        sta PORTB

        jsr ?call

        pla
        sta PORTB
        rts

?call   lda $E410+$0A+1
        pha
        lda $E410+$0A
        pha
        rts

Ta metoda powinna być używana również do wywołania procedury PUTBT dostępnej w rejestrze ICPUTB bloku IOCB.

Rejestry OS w RAM

Rejestry $00..$7F oraz $2xx i $3xx są to rejestry zarezerwowane dla potrzeb systemu operacyjnego.

DLI

W przypadku gdy w programie używane jest przerwanie Display List, które zazwyczaj jest krytyczne czasowo, można zmodyfikować punkt wejścia do przerwania NMI tak, aby zagwarantować identyczne zależności czasowe jak w przypadku gdy przerwanie obsługiwane jest bezpośrednio przez procedurę systemu operacyjnego:

nmiint  bit NMIST        ;$D40F
        spl
        jmp (VDSLST)     ;$0200

        sec
        scs

irqint  clc

        ...

Należy jednak pamiętać, że po wejściu do procedury obsługi przez wektor VDSLST ($200) nie ma gwarancji że ROM jest włączony. Jeśli więc w procedurze obsługi przerwania DLI chcemy użyć jakiejś procedury z ROM należy osobiście zadbać o poprawne skonfigurowanie pamięci, oraz odtworzenie jej przed wyjściem z przerwania n.p. tak:

custom_dli:
        pha

        lda PORTB
        pha
        ora #%00000001
        sta PORTB

        ...
        jsr _jakas_procedura_os_
        ...

        pla
        sta PORTB
        pla
        rti

lub też wykorzystać wyżej wspomnianą "przelotkę":

custom_dli:
        pha
        ...
        jsr _jakas_procedura_os_jump
        ...
        pla
        rti

Trivia

Opisana tutaj sztuczka jest stosowana między innymi przez Turbo BASIC XL, U-BASIC oraz SpartaDOS X.