Базовые типы данных Языка Си
Структуры
Область видимости и время жизни переменных
Препроцессор
Указатели и функции
Функции преобразования
Модели памяти
Использование языка ассемблера в программах на Си
Задача Ханойские башни
Классы
Введение в наследование
Указатели на объекты
Компоненты VCL. Свойства, события, методы
Структуры файлов в C++ Builder
Программы, управление событиями, исключения
Использование компонент VCL в разработке программ
Мультимедиа
Спрайтовая графика
Объектная технология OLE2
Разработка визуальных компонент
Введение в программирование CGI
ПАКЕТЫ
Навигация
1.12.2 Модели памяти
Обратимся теперь к одной весьма важной проблеме, с которой рано или поздно сталкивается любой программист программирующий на Си в операционной системе MS DOS. Эта проблема называется - выбор модели памяти. Выбор модели памяти можно осуществить отметив соответствующие опции в интегрированной среде обработки или или указав соответствующие параметры для строкового компилятора. Вопрос заключается в том: что означает выбранная модель памяти.
Чтобы разобраться в указанной проблеме прежде всего следует обратиться к тому как осуществляется адресация памяти на компьютерах IBM. Прежде всего заметим, что микропроцессор Intel может работать в двух режимах реальном и защищенном, отличающихся в том числе и системой адресации. Операционная система MS DOS работает в реальном режиме (или в имитированном реальном режиме). Начнем, поэтому, с адресации в реальном режиме.
Поскольку первые микропроцессоры Intel были 16-битные то для того, чтобы расширить объем адресуемой памяти, адрес ячейки памяти формируется из двух компонент. Обозначим первую компоненту как seg и назовем ее сегментным адресом. Вторую компоненту обозначим ofs и назовем ее смещением. Тогда физический адрес ячейки может быть найден по формуле: seg*16+ofs. Поскольку размер регистров составляет 16 бит, то имеем, что максимальный возможный адрес составляет (2^16-1)*16+(2^16-1). Т.е. объем охватываемой памяти оказывается равным приблизительно 1 Мб.
Заметим, что при фиксированном seg смещение позволяет адресовать 64 Кб памяти. В результате вся память разбивается на сегменты. Максимальный размер сегмента составляет 64 Кб. Адрес начала сегмента всегда кратен 16. Такую сегментную структуру приходится учитывать и при написании программы. Традиционно в программе можно выделить три компонента: код, данные, стек. Для каждой из этих компонент должно быть выделено определенное количество сегментов.
Для сегментации сегментов в микропроцессоре Intel существует 4 регистра называемых сегментными: cs - регистр сегмента кода, ds - регистр сегмента данных, ss - регистр сегмента стека, es - дополнительный сегментный регистр.
Ранее было введено понятие указателя. До сих пор мы пользовались этим понятием не задумываясь о их типе. Этот тип устанавливается по умолчанию согласно модели памяти (см. ниже). В Си существует 3 типа указателя: NEAR, FAR и HUGE.
Указатель NEAR - соответствует смещению в текущем сегменте. Длина его 16 бит.
Указатель FAR - 32-битный указатель, точнее пара SEG,OFS. Легко видеть, что один и тот же физический адрес может быть представлен несколькими парами: seg,ofs. Кроме того сравнение и действия над указателями касается только смещения. Т.о. два указателя относящиеся к одной и той же ячейки памяти оказываются не равными друг другу.
Указатель HUGE - 32-битный указатель. Отличается от FAR тем, что он нормализован - из всех пар seg,ofs выбрана пара с минимальным ofs. Такой вид указателя называется нормализованным.
Перейдем теперь непосредственно к рассмотрению моделей памяти, коих существует ровно 6.
Модель tiny (крохотная). Все сегментные регистры (cs,ds,ss,es) указывают на один адрес. Т.о. у Вас для всего (кода, данных, стека) всего 64 Кб. памяти. Используются только указатели типа near. Программы написанные в этой модели могут быть преобразованы к COM-виду.
Модель small (малая). Программный сегмент и сегмент данных начинаются с разных адресов. Т.е. для кода и для стека отводится по 64 Кб. Сегмент стека начинается с того же адреса, что сегмент данных. Используются только указатели near.
Модель medium (средняя). Может иметь несколько сегментов кода, но один сегмент данных. Другими словами указатели типа far определены только для сегментов кода. Сегмент стека начинается с адреса сегмента данных.
Модель compact (компактная). Может иметь несколько сегментов данных (один для статических данных), но один сегмент кода. Другими словами указатели типа far определены для сегментов данных (и стека). Стек имеет свой собственный сегмент.
Модель large (большая). Может иметь несколько сегментов кода и данных. Для стека, как и в предыдущем случае, имеется свой сегмент. Используется указатель типа far. Для статических данных отводится один сегмент.
Модель huge (огромная). Совпадает с предыдущей, но снимается ограничение на количество сегментов для статических данных.
Предыдущий материал показывает какие указатели используются по умолчанию в той или иной модели памяти. Однако используя модификаторы near, far и huge можно изменить тип указателя задаваемого по умолчани.
1.12.3 Программирование в DOS и Windows
До сих пор мы не акцентировали Ваше внимание на то в какой операционной системе мы работаем. Для начала программирования на Си это не имеет большого значения. Однако теперь мы можем сказать, что настоящее программирование в Windows начнется только с Главы 4. В данном параграфе мы поговорим о принципиальных особенностях программирования в среде MS DOS и Windows.
Значительная часть времени в программировании уходит на про-граммирование внешних устройств. Причем под внешними устройствами понимается и работа с памятью, файловой системой, дисплеем, клавиатурой, мышью и т.д. Основным отличием операционной системы Windows от MS DOS является то, все управление всеми внешними устройствами Windows берет на себе. Ниже на рисунке представлена схема взаимодействия приложения с внешними устройствами в системах MS DOS и Windows
Беря на себя взаимодействие с внешними устройствами Windows позволяет создавать более надежное и совместимое программное обеспечение.
Вторым преимуществом операционной системы Windows является ее многозадачность. Все задачи, запускаемые в ОС оказываются совершенно равноправными по отношению к рессурсам микропроцессора. Замечательно и то, что многозадачность возможна и в рамках одной задачи, когда две функции могут выполняться параллельно и независимо друг от друга.
Еще одной особенностью програмирования в среде Windows является присутствие только одной модели памяти. в Windows используется так называемая линейная или плоская модели памяти. Суть этой модели заключается в том, что содержание всех сегментных регистров фиксируется, а адресация осуществляется с помощью 32-битных регистров. Такая модель основывается на так называемой страничной адресации в защищенном режиме. Для программирования это дает значительные преимущества, заключающиеся в том, что поскольку сегментом теперь является вся память, то снимаются все ограничения на размер кода, данных, стека и объема отводимого под локальные переменные.
К особенностям программирования в Windows мы еще вернемся в Главе 4, а пока познакомимся с тем, как можно непосредственно использовать системные вызовы в программах для операционной системы MS DOS.
Ниже приведена программа, которая для печати строки использует системный вызов (так называемое 21-е прерывание).
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
void main()
{
char *s="Печать с помощью системного вызова ";
struct REGPACK r;
r.r_ax=0x0200; /*функция 2, 21-его прерывания*/
r.r_ds=FP_SEG(s);
r.r_bx=FP_OFF(s);
while (*(char *)MK_FP(r.r_ds,r.r_bx)!=0)
{
r.r_dx=*(char *)MK_FP(r.r_ds,r.r_bx);
intr(0x21,&r);
r.r_bx++;
}
}
Прокоментируем программу. В программе используется функция INTR, позволяющая осуществлять системные вызовы операционной системы MS DOS. Эти системные вызовы называются прерываниями и имеют свой номер. Наиболее часто используемое прерывание имеет номер 21 (шестнадцатиричный). В нашей программе мы используем функцию 2 этого прерывания, которая позволяет печатать один символ, код которого помещен в регистр DX. Для работы с регистрами используется предопределенная структура REGPACK. Особо обращаем внимание на функции FP_SEG, FP_OFF, MK_FP. FP_SEG и FP_OFF позволяют получать по указателю сегментный адрес и смещение. Функция MK_FP наоборот формирует указатель исходя из сегментного адреса и смещения. Напоминаем, что на конце строки стоит символ с кодом 0, на чем и основывается выход из цикла.
Похожие работы
... . Имеет ли право на существование эта биологизаторская интерпретация экологии? Видимо, да. Она широко представлена, и с этим следует считаться. Но она не может служить концептуальной основой комплексного непрерывного экологического образования. В структуре научного знания при таком подходе не остаётся места для географической и социальной экологии, экологии человека, а сама биология превращается ...
... хотя бы стены, чтобы нас не унижали в собственном доме, до конца не растащили наше имущество, нам нужна, обладающая высоким моральным и воинским духом достойно обеспеченная армия. Однако, значение российской армии и в том, что она представляет собой, пожалуй, единственный институт в современной виртуальной России, лишенный симулякров, поскольку ней, по крайней мере, погибают реально - в бою. ...
... важные функции управления предприятием, такие как: определение задач; планирование ресурсов; оценка деятельности и мотивация персонала на основе оценки; контроль исполнения. В целом, бюджетирование решает тактические вопросы и, по существу, для стратегического управления не предназначено. Связь бюджетирования со стратегией Практика стратегического планирования западных компаний ...
... . Для этого достаточно измерить его на карте и знать масштаб карты. Компас. Научиться пользоваться компасом нетрудно. Но компас, как правило, наилучшим помощником в ориентировании становится вместе с картой. В спортивном ориентировании пользуются специальными жидкостными компасами. Они позволяют быстро и просто взять с карты нужное направление и двигаться по местности по выбранному азимуту. ...
0 комментариев