Мета: Ознайомитися та засвоїти особливості роботи з потоками вводу/виводу та
написання програм для опрацювання потокових даних.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Основні принципи роботи з потоками вводу/виводу
Одне з основних призначень дискової операційної системи (DOS) було забезпечити
доступ до дисків та файлів, які на них зберігаються. Перші версії DOS підтримували лише
файлову систему FAT. Дана файлова система оперує файлами та директоріями, які
можуть мати будь-яке ASCII символьне ім’я в форматі 8.3 (8 ASCII символів назви і 3
ASCII символи розширення розділені крапкою). Останні версії DOS забезпечують
підтримку також і VFAT – модифікації FAT, яка підтримує довгі імена (до 255 символів).
Кожен файл або директорія має байт атрибутів. Призначення бітів цього байту наступне:
біт 7: резервний і завжди має бути рівним 0;
біт 6: резервний і завжди має бути рівним 0;
біт 5: архівний (визначає чи елемент FAT підлягає архівуванню);
біт 4: директорія (вказує чи елемент FAT є файлом або директорією);
біт 3: мітка тому (спеціальний атрибут, який мають лише унікальні файли
нульового розміру в кореневій директорії, ім’я яких вважається міткою тому)
біт 2: системний
біт 1: прихований
біт 0: тільки для читання
При роботі з файлами і директоріями в запущеній на виконання програмі (процесі)
одночасно можуть бути відкритими кілька файлів. Для їх ідентифікації використовується
двохбайтний дескриптор файлу (ідентифікатор). Перші 5 дескрипторів зарезервовані за
стандартними потоками вводу/виводу. Стандартні потоки вводу/виводу в ОС - це потоки
процесу, що мають номер (дескриптор) і є зарезервовані для деякої «стандартної»
функціональності. Стандартними дескрипторами (ідентифікаторами) потоків і
відповідними їм назвами є:
0 : STDIN - стандартний потік вводу (зазвичай клавіатура);
1 : STDOUT - стандартний потік виводу (зазвичай екран);
2 : STDERR - стандартний потік помилок (завжди екран);
3 : AUX - потік послідовного порту (зазвичай СОМ1);
4 : PRN - потік паралельного порту (зазвичай LPT1).
Розглянемо відмінності між файлами та потоками. У системі вводу/виводу, яку
забезпечує DOS, підтримується єдиний інтерфейс, що не залежить від того, до якого
конкретного пристрою здійснюється доступ (за винятком пристроїв обмін даними з якими
відбувається лише за допомогою інструкцій IN та OUT). Тобто в цій системі між
програмою й пристроєм перебуває щось загальніше, ніж сам пристрій. Такий
узагальнений пристрій вводу або виводу (пристрій більше високого рівня абстракції)
називається потоком, у той час як конкретний пристрій називається файлом.
Файлова система DOS призначена для роботи із різними пристроями, у тому числі
терміналами, дисководами, дисками й накопичувачами на магнітній стрічці. Навіть якщо
якийсь пристрій сильно відрізняється від інших, буферизована файлова система
представить його у вигляді логічного пристрою, що називається потоком. Всі потоки
4
мають схожу поведінку. І тому, що вони в основному не залежать від фізичних пристроїв,
то та ж функція, що виконує запис у дисковий файл, може здійснювати запис і у інший
пристрій, наприклад, у консоль чи у пристрій, що підключений через COM порт.
Взаємодія потоків і файлів реалізується шляхом зв’язування потоку із певним
файлом виконанням операції відкривання файлу. Як тільки файл відкритий, можна
проводити обмін інформацією між ним і програмою.
Але не у всіх файлів однакові можливості. Наприклад, до дискового файлу прямий
доступ можливий, у той час як до деяких принтерів - ні. Таким чином, ми прийшли до
важливої особливості системи вводу/виводу DOS: всі потоки однакові, а файли - ні.
Якщо файл може підтримувати запити на місце розташування (покажчик поточної
позиції), то при відкритті такого файлу покажчик поточної позиції у файлі встановлюється
в початок. При читанні з файлу (або запису в нього) кожного символу покажчик поточної
позиції збільшується, забезпечуючи тим самим просування по файлі.
Файл від'єднується від певного потоку (тобто розривається зв'язок між файлом і
потоком) за допомогою операції закривання. При закритті файлу, відкритого з метою
виводу, уміст (якщо він є) пов'язаного з ним буферу записується на зовнішній пристрій.
Цей процес, що звичайно називають дозаписом потоку, гарантує, що ніяка інформація
випадково не залишиться в буфері файлу.
Робота з файлами засобами мови асемблер принципово мало чим відрізняється від
роботи з файлами засобами мови С. Перед тим як працювати файлом (потоком) його
попередньо необхідно відкрити або створити, в результаті чого отримується дескриптор
файлу (потоку). Для цього використовуються функції 21 переривання DOS: 3Ch – функція
створення файлу, 3Dh – функція відкривання існуючого файлу (потоку), 5Bh – функція
створення та відкривання нового файлу, 5Ah – функція створення та відкривання
тимчасового файлу.
Після одержання дескриптора файлу (потоку) можна: читати вміст файлу (функція
3Fh), переміщувати вказівник по вмісту файлу (функція 42h), записувати у файл (функція
40h), записувати вміст файлових буферів DOS в потік (функція 68h) та записувати вміст
всіх буферів в потік (функція 0Dh).
Після завершення роботи з файлом (потоком) його треба закрити (функція 3Еh) та,
при потребі, видалити (функція 41h).
Існує також набір функцій для пошуку елементів FAT (файлів та папок). Для цього
використовуються функції DOS 4Eh, 1Ah, 4Fh.
Програма
; main.asm головна програма
EXTRN Input :FAR, Calculation :FAR, Output :FAR
PUBLIC erFlag
STACKSG SEGMENT PARA STACK 'Stack'
DW 127 DUP(0)
STACKSG ENDS
DATASG SEGMENT PARA PUBLIC 'Data'
erFlag DB 0
DATASG ENDS
CODESG SEGMENT PARA PUBLIC 'Code'
main:
ASSUME CS:CODESG,DS:DATASG,SS:STACKSG
MOV AX,DATASG
MOV DS,AX
CALL Input
cmp erFlag,0
jne A30
CALL Calculation
cmp erFlag,0
jne A30
CALL Output
cmp erFlag,0
jne A30
A30:
mov ah,4Ch
int 21h
CODESG ENDS
END main
;Input.asm модуль вводу даних
EXTRN erFlag:BYTE
PUBLIC A,B,C,E,F
MY_MUL MACRO X,Y,Z
mov z,0
mov z+2,0
MOV AX,X
MUL Y
MOV Z,AX
MOV Z+2,DX
MOV AX,X+2
MUL Y
ADD Z+2,AX
mov ax,Z
mov dx,Z+2
ENDM
DATASG SEGMENT PARA PUBLIC 'Data'
ifname db 'in.txt',0
buf db 0h
A dw 00h
B db 00h
C dd 00h
E db 00h
F db 00h
Temp1 dw 00h
Temp2 dw 00h
Temp3 dw 00h
Temp4 dw 00h
X dw 00h,00h
mark db 00h
bf dw 0h
TempStr db 10 dup (0)
TempBin dw 0,0
MaxLen dw 0
Mult10 dw 1,0
my_z dw 0,0
MESSG_X DB 13,10,'X=A2*B1+C4/(K-E1*F1) K=10974759 (A77627h)','$'
MESSG_A DB 13,10,'A= ','$'
MESSG_B DB 13,10,'B= ','$'
MESSG_C DB 13,10,'C<= From file','$'
MESSG_E DB 13,10,'E<= From file','$'
MESSG_F DB 13,10,'F= ','$'
MESSG_X1 DB 13,10,'X= ','$'
erStr1 db 13,10,'Data not input_variable',13,10,'$'
erStr2 db 13,10,'Incorrectly data ',13,10,'$'
erStr2_1 db 13,10,' B =0 --> divide by zero ',13,10,'$'
erStr2_2 db 13,10,' E =0 --> divide by zero ',13,10,'$'
erStr3 db 13,10,'Data is too long ',13,10,'$'
DATASG ENDS
CODESG SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE'
ASSUME DS:DATASG, CS:CODESG
input proc FAR
public Input
;Відкриття файлу для читання
;mov ah,3Dh ; Вказуємо номер функції для відкривання існуючих файлів
;mov al,00h ; Вказуємо режим відкривання файлу ( 0 - на читання)
;mov dx,offset ifname ; Вказуємо шлях до файлу ('d:\Home\KI-2\input.txt')
;mov cx,0 ; Вказуємо режим відкривання файлу - на читання
;int 21h ; Відкриваємо файл в режимі читання
;mov [bp],ax ; Зберігаємо ідентифікатор файлу на читання в локальній змінній 1
mov ah,3Dh
mov al,00h
mov dx,offset ifname
mov cx,0
int 21h
mov bf,ax
LEA DX,MESSG_X ;X=A2/B1+C2-D1*E1+K К=1558 (616h)
MOV AH,09
INT 21H
LEA DX,MESSG_A
MOV AH,09
INT 21H
mov di,offset A
mov MaxLen,5
mov cx,MaxLen
call input_variable
LEA DX,MESSG_B
MOV AH,09
INT 21H
mov di,offset B
mov MaxLen,3
mov cx,MaxLen
call input_variable
cmp B,0
jne dali
mov ah,09
mov dx, offset erStr2_1
int 21h
mov ah,4Ch
int 21h
dali:
LEA DX,MESSG_C
MOV AH,09
INT 21H
mov di,offset C
mov MaxLen,10
mov cx,MaxLen
mov mark,1
call input_variable
mov mark,0
LEA DX,MESSG_E
MOV AH,09
INT 21H
mov di,offset E
mov MaxLen,3
mov cx,MaxLen
mov mark,1
call input_variable
mov mark,0
LEA DX,MESSG_F
MOV AH,09
INT 21H
mov di,offset F
mov MaxLen,3
mov cx,MaxLen
call input_variable
mov ah, 3Eh
mov bx,[bp]
int 21h
ret
ret
input endp
input_variable PROC
mov si,0
In_00:
call input_file
cmp al,0Dh
je In_1
cmp al,'-'
jne In_0
mov erFlag,1
jmp In_00
In_0: mov dl,al
call CHECK_BYTE
mov TempStr[si],dl
inc si
loop In_00
In_1: push si
dec si
cmp cx,MaxLen
jne In_2
LEA DX,erSTR1
MOV AH,09
INT 21H
mov erFlag,1
jmp In_5
In_2: mov bh,0
mov bl,TempStr[si]
MY_MUL Mult10,bx,my_z
add TempBin,ax
adc TempBin+2,dx
mov bh,0
mov bl,10
MY_MUL Mult10,bx,my_z
mov Mult10,ax
mov Mult10+2,dx
dec si
cmp si,0
jge In_2
mov ax,TempBin
mov dx,TempBin+2
pop si
cmp si,MaxLen
jl In_3
cmp MaxLen,10
jl In_2_1
js In_Err
cmp dx,0FFFFh
ja In_Err
jmp In_3
In_2_1:cmp MaxLen,5
jl In_2_2
cmp dx,00
ja In_Err
cmp ah,0FFh
ja In_Err
jmp In_3
In_2_2:cmp ax,00FFh
jbe In_3
In_Err:LEA DX,erSTR3
MOV AH,09
INT 21H
mov erFlag,1
jmp In_5
In_3:cmp erFlag,1
jne In_4
mov bx,0
sub bx,ax
mov ax,bx
mov bx,0
sbb bx,dx
mov dx,bx
In_4: mov [di],ax
mov [di+2],dx
mov TempBin,0
mov TempBin+2,0
mov Mult10,1
mov Mult10+2,0
mov erFlag,0
In_5: RET
input_variable ENDP
;Читання з файлу
;mov ah,3Fh ; Вказуємо номер функції для читання з файлу
;mov bx,[bp] ; Записуємо ідентифікатор файлу на читання з локальної..
; ..змінної 1 у dx
;mov cx,20 ; Вказуємо кількість байт, які необхідно прочитати
;mov dx, offset buf ; Вказуємо адресу буферу для зберігання прочитаних даних
;int 21h ; Читаємо з файлу
;mov [bp+4],ax ; Зберігаємо кількість реально прочитаних байт з файлу..
; ..в локальній змінній 3
input_file PROC
cmp mark,1
je mark2
Mark1:mov ah,01
int 21h
jmp mark3
Mark2:
push cx
mov ah,3Fh
mov bx,bf
mov cx,1
mov dx, offset buf
int 21h
mov al,buf
pop cx
cmp al,20h
je mark2
Mark3:
ret
input_file ENDP
CHECK_BYTE PROC
sub dl,30h
cmp dl,00
jl ErS
cmp dl,0Ah
jl GO
ErS: LEA DX,erSTR2
MOV AH,09
INT 21H
GO: RET
CHECK_BYTE ENDP
CODESG ENDS
END
; calc.asm модуль обчислень
EXTRN A:WORD,B:BYTE,C:DWORD,E:BYTE,F:BYTE
PUBLIC X;,MESSG_Sign
DATASG SEGMENT PARA PUBLIC 'Data'
K_low EQU 6982h
K_high EQU 0005h
Temp1 dw 00h,00h
Temp2 dw 0000h
Temp3 dw 00h,00h
Temp4 dw 00h,00h
X dw 00h,00h
DATASG ENDS
CODESG SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE'
ASSUME DS:DATASG, CS:CODESG
MOV AX,DATASG
MOV DS,AX
calculation proc Far
public calculation
xor ax,ax
xor bx,bx
xor cx,cx
xor dx,dx
mov ax,0
mov al,B
mul A
mov Temp1,ax;=0002
mov Temp1+2,dx;=0000
mov ax,0
mov al,E
mul F
mov Temp2,ax ;=4B0
mov dx,K_high
mov ax,K_low
mov bx,Temp2
sub ax,bx
sbb dx,0
mov Temp3,ax;=7177
mov Temp3+2,dx;=00A7
mov ax,word ptr[C]
mov dx,word ptr[C+2]
div Temp3
mov Temp4,ax
mov dx,0
mov ax,Temp4
add Temp1,ax
adc Temp1+2,0
mov X,ax
mov X+2,dx
ret
calculation endp
CODESG ENDS
END
;Output.asm модуль виводу результату
EXTRN X:DWORD;, MESSG_Sign :BYTE
DATASG SEGMENT PARA PUBLIC 'Data'
ofname db 'out.txt',0
bff dw 0h
X_Str db 10 dup (0),0
X_Str2 db 10 dup (0),0
MESSG_X1 DB 13,10,'X= ','$'
X_div2 dw 0,0
Y_div2 dw 0
DATASG ENDS
CODESG SEGMENT PARA PUBLIC 'CODE'
ASSUME DS:DATASG, CS:CODESG
MOV AX,DATASG
MOV DS,AX
output PROC FAR
Public output
;Створення файлу та відкриття його для читання
;mov ah,3Ch ; Вказуємо номер функції для створення файлів
;mov cx,0 ; Вказуємо атрибути майбутнього файлу (звичайний файл)
;mov dx,offset ofname ; Вказуємо назву майбутнього файлу (out.txt)
;int 21h ; Створюємо новий файл і відкриваємо його в режимі запису
;mov [bp+2],ax ; Зберігаємо ідентифікатор створеного і відкритого на запис...
; ..файлу в локальній змінній 2
mov ah,3Ch
mov cx,0
mov dx,offset ofname
int 21h
mov bff,ax
mov di,0
mov Y_div2,10
mov cx,word ptr X
mov bx,word ptr X+2
O_1:mov X_div2,cx
mov X_div2+2,bx
call my_div2
add dl,30h
mov X_Str[di],dl
inc di
cmp bx,0
ja O_1
cmp cx,10
jae O_1
add cl,30h
mov X_Str[di],cl
mov dx,offset MESSG_X1
mov ah,09
int 21h
O_2:
mov dl,X_Str[di]
mov ah,02h
int 21h
dec di
jge O_2
mov di,10
mov si,0
mov cx,10
markk:
mov al,X_Str[di]
mov X_Str2[si],al
inc si
dec di
loop mark
;Запис у файл
;mov ah,40H ; Записуємо номер функції для запису у файл в аh
;mov bx,[bp+2] ; Вказуємо ідентифікатор відкритого на запис файлу
;mov cx,[bp+4] ; Вказуємо кількість байт, які необхідно записати
;mov dx,offset buf ; Вказуємо адресу буферу з даними, які необхідно записати
;int 21h ; Записуємо в файл
mov ah,40h
mov bx,bff
mov cx,10
mov dx,offset X_Str2
int 21h
ret
output ENDP
MY_DIV2 proc
sub cx,cx
sub bx,bx
mov dx,X_div2+2
mov ax,X_div2
M2_D1:
cmp dx,Y_div2
jb M2_D3
sub ax,Y_div2
sbb dx,00
add cx,01
adc bx,0
jmp M2_D1
M2_D3:
div Y_div2
add cx,ax
adc bx,00
ret
MY_DIV2 ENDP
CODESG ENDS
END