汇编语言编写DOS下的内存驻留程序(4)

四 基本的驻留程序
4.1 一个基本的COM程序
DOS之下有两种形式的可执行文件,这两种文件分别是COM文件和EXE文件.其中,COM文件可以迅速地加载和执行,但是其大小不能超过64K字节,只能有一个段,代码段.而且起始地址为100H指令必须为程序的启动指令.EXE文件可以加载到许多个段中,因此程序的大小没有限制,但是程序加载的过程就比较慢,而且对于内存驻留程序来说还会造成更大的麻烦.
以下是一个可以正确执行的COM文件,但其内容是空的;只是一个COM文件的框架,可以把你写的任何应用部分加在这个文件中,形成一个COM格式的内存驻留程序:
;Section 1
cseg segment
assume cs:cseg,ds:cseg
org 100h
;Section 2
start:
ret
;Section 3
cseg ends
end start
上面的程序可以分成三部分,第一部分定义了代码段和数据段分别放在程序中的位置,以及执行代码的起始地址.第二部分是可执行的程序,在这个例子只一个RET指令而已.第三部分是程序包段的终结,其中END叙述包含了程序开始执行地址.
若是把上面的程序经过汇编连接,你会发现所产生的COM文件只有一个字节长.这是因为所产生的COM文件没有程序段前缀(Programsegmetn profix),因为在DOS下所有和COM文件都有相同的程序段前缀.当DOS加载一个COM文件到内存中时,就会自动地产生一份正确的程序段前缀.一个程序在执行的过程中,可以根据需要修改其程序段前缀,但是在一开始,所有COM文件的程序前缀都是相同的.下面是程序前缀的格式.
偏移位置 含义
0000H 程序终止处理子程序地址(INT 20H)
0002H 分配段的结束地址,段值
0004H 保留
0005H 调用DOS的服务
000AH 前一个父程序的IP和CS
000EH 前一个父程序的CONTROL_C处理子程序地址
0012H 前一个父程序包的硬件错误处理子程序地址
0016H 保留
002CH 环境段的地址值
005EH 保留
005CH FCB1
006CH ` FCB2
0080H 命令行的参数和磁盘转移区域
4.2 一个最小的内存驻留程序
上面的程序只是一个一般的DOS程序而已.并不是内存驻留的.以下是一个基本的内存驻留程序结构:
;Section 1
cseg segment
assume cs:cseg;ds:cseg
org 100h
start: ;Section 2
nop 
done: ;Section 3
mov dx,offset done
int 27h
;Section 4
cseg ends
end start
和前一个程序相比,这个程序只是增加了一个DONE部分.这个部分使用了INT 27H这个中断调用,来终止并驻留在内存(Terminate and Stay Resident)中.使用INT 27H这个中断调用时,必须设定好一个指针,让这个指针指向内存中可以使用的部分,事实上,这就相当于设置一个COM文件可加载的位置.另外DOS还提供了INT 21H,AH=31H(驻留程序,Keep process),但是使用这个中断调用时,我们必须设定所保留的内存大小,而不是设定一个指针;另外这个中断调用会送出退出码.
使用INT 27H时,必须设定一个指针指向可用存储位置的开头,以便让DOS用来加载稍后执行的程序.DOS本身有一个指针,这个指针是加载COM文件或EXE文件时的基准地址值.INT尿27H 会改变这个指针或为新的数值.同时造成新指针和旧指针之间的存储空间无法让DOS使用因此这样做会造成可用存储位置愈来愈少.
调用INT 27H时所使用的指针是个FAR指针,其中DX存放的是位移指针(Offset pointer),它可以指到64K字节之内的范围.而DOS是段指针(Segment pointer),它可以指到IBM PC中640K字节的任何一个段.在上面的例子中,DS的内容不必另外设定,因为当COM文件加载时,DS的内容就CS的内容相同了.
经常在编写汇编程序时,常犯的一个错误就是:把assume ds:cseg这个叙述误认为是,存放某一预设值到DS中,事实上,汇编语言程序中的Assume叙述不会产生任何的程序代码,这个功能是告诉汇编器做某些必要的假设,以便正确地汇编程序.譬如以下的程序:
cseg segment
.............
assume ds:cseg
mov ah,radix
.............
radix db 16
.............
cseg ends
上面的程序汇编时,当汇编器看到mov ah,radix这个指令时,它就根据assume ds:cseg来产生一定形式的赋值指令.在面的Assume ds:cseg叙述是告诉汇编器,数据段就位于目前的代码段中.这是内存驻留程序的一项重要关键.如果DS的内容和CS不相同时,无论是否有assume 叙述,程序执行时都会失败.
4.3 改良的内存驻留程序
上面所介绍的内存驻留程序实际上没有做任何事,只是驻留在内存中而已.事实上,在START和END之间放入任何程序代码,都只会执行一次而已然后就永远驻留在内存中,除非是使用转移指令转到START的地址去,否则将永远无法被使用.还要注意一点,START的地址值并非固定不变,它会根据程序执行时计算机的状态而改变.
下面的这个程序只是把需要驻留的程序代码装载好,但是并不会执行.
;Section 1
cseg segment
assume cs:cseg,ds:cseg
org 100h
;Section 2
start:
jmp initialize
;Section 3
app_start:
nop
initialize:
;Section 4
mov dx,offset initialize
int 27h
;Section 5
cseg ends
end start
上面的程序一开始执行时就传到initialize标志的地方,装置好驻留在内存的应用部分.原先的DONE已经改成initialize,而驻留在内存的程序代码则放在App_Start 和Initialize之间.
另外,你也许注意到了,程序的起始地址并不是Initialize而是Start.这是因为所有COM程序的起始地址都是100H;而上面的程序中Start是放在100H的地方.如果把Initialize放在End之后,Initialize就变成起始地址,但是这样的程序无法透过EXE2BIN转换成COM文件了.如果无法产生COM文件时,那么就必须直接处理段的内容.
4.4 减少内存的额外负担
到目前为止,都没有接触到程序前缀,当使用INT 27H时,事实上是把指针以前的东西都保留在内存中,这也包括了COM的程序段前缀.因为COM文件执行完毕后,才可以把程序段前缀移掉.
从上面的事实可以看出:如果程序段前缀只能在COM装置程序结束后才可以移去,那么就可以由驻留在内存中的程序代码完成.要做到这一点,可以把整个程序往下移动256个字节.但又如何做到这一点呢?我们可以设定一个标志(Flag),用来指示这个程序是否执行过.如果这个驻留程序或是第一次执行时,就把整个程序往下移动256个字节,以便把程序段前缀移去.但是如果驻留程序在装置好之后,经过一段长时间仍然没有被执行时,怎么办呢?如果同时载入了好几个驻留程序时,双该如何呢?这些重要的事情都需要使用不同的程序代码来解决.如果说这些程序代码超出了256字节时,那么所占用的存储位置就超出程序段前缀所浪费的空间.有些人用一些比较简短的代码来解决这个问题,但是还是比较麻烦.因此对于大部分的内存驻留程序而言,除非存储空间太少,以至于256字节变得很重要,否则最好不要去处理程序段前缀,这样子会让你的程序简洁而且容易阅读.