2848

Процесс взаимодействия системы с клавиатурой в ОС MS-DOS

Контрольная

Информатика, кибернетика и программирование

Процесс взаимодействия системы с клавиатурой в ОС MS-DOS Клавиатура – это устройство компьютера, предназначенное для ввода текстовой информации. Технически клавиатура представляет собой матрицу ключей (кнопок), замыкаемых пользователем при нажа...

Русский

2012-10-20

39 KB

7 чел.

Процесс взаимодействия системы с клавиатурой в ОС MS-DOS

Клавиатура – это устройство компьютера, предназначенное для ввода текстовой информации. Технически клавиатура представляет собой матрицу ключей (кнопок), замыкаемых пользователем при нажатии, и контроллер, отслеживающий состояния ключей. Схематически процесс взаимодействия системы с клавиатурой в ОС MS-DOS показан на рисунке 1.

Рис. 1

Каждой клавише клавиатуры соответствует скэн-код размером 1 байт, идентифицирующий её расположение на клавиатуре.

Типы клавиш:

  •  основная клавиатура (буквы, цифры, управляющие клавиши Shift, Alt, Ctrl, CapsLock);
  •  функциональная клавиатура (F1, F2,…);
  •  цифровая клавиатура – при включённой клавише NumLock, клавиши управления курсором и экраном – при выключенной клавише NumLock;
  •  клавиши управления курсором и экраном, дублирующие функции цифровой клавиатуры.

При нажатии клавиши от матрицы контроллеру передаётся скэн-код клавиши. Если клавиша удерживается в нажатом состоянии, то через некоторое время срабатывает режим автоповтора, и скэн-код клавиши передаётся снова. При отпускании клавиши (даже если не было режима автоповтора) клавиатура XT передаёт её скэн-код, увеличенный на 80h, а клавиатура AT передаёт два байта: в первом содержится префикс F0h, во втором – скэн-код.

Контроллер клавиатуры посылает скэн-коды в порт 60h и генерирует аппаратное прерывание 09h, по которому ЦП останавливает выполнение текущей задачи и переходит на выполнение программы обработки прерывания от клавиатуры.

Скэн-код однозначно определяет нажатую клавишу, но по нему нельзя определить, в каком режиме работает пользователь (регистр, алфавит). Так как скэн-коды имеют все клавиши, в том числе и управляющие (Shift, Alt, Ctrl, Caps Lock), то их нажатия отслеживаются отдельно, запоминаются программой обработки прерывания и хранятся в специальном слове флагов состояния.

Программа обработки прерывания, получив управление, считывает скэн-код из порта 60h и анализирует его значение, а также слово флагов состояния. Если скэн-код принадлежит управляющей клавише, то устанавливается соответствующий бит в слове состояния флагов. При отпускании соответствующий бит сбрасывается для клавиш Shift, Alt, Ctrl. Для клавиш Insert, Caps Lock, Num Lock и Scroll Lock соответствующий бит сбрасывается при повторном нажатии клавиши.

Если скэн-код не принадлежит управляющей клавише, то её скэн-код транслируется по таблице преобразования в зависимости от флагов слова состояния в код ASCII, формируется двухбайтный код, старший байт которого содержит скэн-код, а младший – ASCII-код. Если скэн-код характеризует символьную клавишу, ASCII-код определяет закреплённый за ней символ. Каждому скэн-коду, как правило, соответствует несколько кодов ASCII.

Если же это не символьная клавиша (например, функциональная, клавиша перемещения по экрану, одновременное нажатие символьной и управляющей клавиш), то ей соответствует нулевой ASCII-код. Двухбайтные коды, содержащие на месте ASCII-кода ноль, называются расширенными ASCII-кодами.

Полученный в результате трансляции двухбайтный код записывается программой обработки прерывания в кольцевой буфер ввода, который служит для синхронизации процессов ввода данных с клавиатуры и приёма их программой пользователя. Объём буфера составляет 30 байтов, он может хранить 15 слов, содержащих коды. Коды извлекаются из буфера в том же порядке, в котором они в него поступали. За состоянием буфера следят два указателя. В хвостовом указателе хранится адрес первой свободной ячейки, в головном указателе хранится адрес самого старого кода, принятого с клавиатуры и ещё не прочитанного программой. Программа обработки прерывания помещает двухбайтный код по адресу хвостового указателя, после чего хвостовой указатель увеличивается на 2.

На этом процесс работы программы обработки прерывания заканчивается.

Пользовательская программа, желая получить код нажатой клавиши, вызывает прерывание int16h, которое активизирует драйвер клавиатуры BIOS. Драйвер считывает из кольцевого буфера двухбайтный код по адресу головного указателя и увеличивает адрес головного указателя на 2. Если это обычный ASCII-код, то будет достаточно считать младший байт, содержащий сам ASCII-код. Если же это расширенный ASCII-код, то необходимо считывать и старший байт.

Таким образом, программный запрос на ввод символа с клавиатуры фактически выполняет ввод не с клавиатуры, а из кольцевого буфера.

Если хвостовой указатель доходит до конца буфера, то при поступлении следующего кода его значение уменьшается на длину буфера, тем самым возвращаясь в начало буфера. Аналогичные манипуляции происходят и с головным указателем.

Равенство адресов головного и хвостового указателей свидетельствует о том, что буфер пуст. Если при этом программа пользователя вызовет прерывание int16h, то драйвер клавиатуры будет ждать поступления кода в буфер. Если же хвостовой указатель, перемещаясь по буферу, подойдёт к головному указателю сверху, то запись в буфер блокируется, чтобы предотвратить переполнение буфера, а нажатие на клавиши будет возбуждать звуковые сигналы.

Некоторые клавиши расширенной клавиатуры (101 клавиша) при нажатии генерируют не один, а несколько сигналов прерываний, каждый из которых сопровождается посылкой в порт 60h своего кода (последовательность кодов).

Функции языка C для работы с клавиатурой.

Для работы с клавиатурой в стандартной библиотеке conio.h объявлены следующие функции.

int getch(void);

Функция читает символ из буфера без отображения его на мониторе и возвращает ASCII-код символа из младшего байта. Если в буфере находится расширенный ASCII-код (ASCII-код, возвращаемый функцией, равен 0), то при следующем вызове функция возвратит значение скэн-кода из старшего байта. Если в буфере находится обычный ASCII-код (не равен 0), то при следующем вызове функция будет читать двухбайтный код следующего символа.

int getche(void);

Аналогична функции getch(), но при чтении из буфера производит вывод символа на экран в позицию курсора. При чтении младшего байта в расширенном ASCII-коде функция печатает пробел, при чтении старшего байта в расширенном ASCII-коде (скэн-кода) функция рассматривает его как обычный ASCII-код и печатает соответствующий ему символ.

int putch(int ch);

Функция выводит символ, код которого принимает в качестве аргумента, в текущую позицию курсора. Если в качестве аргумента указать escape-символ ‘\n’, то функция выполнит перевод курсора на следующую строку, но не будет выполнять перемещение курсора в начало строки.

int kbhit(void);

Функция проверяет, пуст ли буфер клавиатуры, и возвращает 0, если пуст, и значение, отличное от 0 (как правило -1), если буфер не пуст. При этом функция не читает символы из буфера.

int ungetch(int ch);

Функция помещает символ в голову буфера клавиатуры и возвращает значение кода в случае успешного завершения, или EOF (-1) в случае неуспешного завершения (если функция вызывается повторно, но до этого не было чтения с консоли от предыдущего вызова функции). При чтении этого символа функцией getche() отображение на экране не происходит.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

27099. Задачи и этапы проектирования и создания баз данных. Жизненный цикл базы данных 589.59 KB
  Жизненный цикл базы данных Основные задачи: Обеспечение хранения в БД всей необходимой информации. Обеспечение возможности получения данных по всем необходимым запросам. Сокращение избыточности и дублирования данных.
27100. Запросы к базе данных. Виды запросов. Язык SQL. Запросы по образцу (QBE) 37 KB
  Запросы по образцу QBE Запрос query это средство выбора необходимой информации из базы данных. Вопрос сформированный по отношению к базе данных и есть запрос.QBE запрос по образцу средство для отыскания необходимой информации в базе данных.
27101. Нормализация данных в базе данных. Виды аномалий 40 KB
  Виды аномалий Нормализация таблиц базы данных это процесс организации данных в базе данных включающий создание таблиц и установление отношений между ними в соответствии с правилами которые обеспечивают защиту данных и делают базу данных более гибкой устраняя избыточность и несогласованные зависимости. Главная цель нормализации базы данных устранение избыточности и дублирования информации. В идеале при нормализации надо добиться чтобы любое значение хранилось в базе в одном экземпляре причем значение это не должно быть получено...
27102. Периферийные устройства персонального компьютера 33 KB
  Принтер print печатать устройство для вывода на печать текстовой и графической информации. Плоттер графопостроитель устройство для вывода на бумагу больших рисунков чертежей и другой графической информации. Манипулятор мышь mouse устройство облегчающее ввод информации в компьютер. Дисковод CDROM устройство для чтения информации записанной на лазерных компактдисках CD ROM Compact Disk Read Only Memory что в переводе означает компактдиск с памятью только для чтения.
27103. Характеристика стека TCP/IP 18.93 KB
  Стек TCP IP получил своё название от основных протоколов TCP Transmission Control Protocol и IP Internet Protocol разработанных в 70е г.Kahn в работе A protocol for packet network interconnection IEEE Transaction on Communications Vol. HTTP Hyper Text Transfer Protocol протокол передачи гипертекстовых документов используется для реализации приложений WWW Word Wide Web всемирной паутины. FTP File Transfer Protocol протокол передачи и приёма файлов.
27104. Организация и протоколы электронной почты. E-mail 644.2 KB
  Технологии ISDN ATM Ethernet. Модель стека TCP IP Уровни OSI Протоколы стека TCP IP Уровни стека TCP IP Прикладной Application HTTP FTP Telnet Прикладной Application Представительный Presentation Сеансовый Session Транспортный Transport TCP UDP Транспортный Transport Сетевой Network IP ARP ICMP RIP OSPF Сетевой Network Канальный Data Link ТехнологииСетевые интерфейсыEthernet ATM Физический Physical Физический Physical Приведём краткую характеристику основных протоколов стека. Технология чаще всего...
27105. Архитектура вычислительной машины (компьютера) 66.34 KB
  Интерфейсная система обеспечивает три направления передачи информации: между МП и оперативной памятью; между МП и портами ввода вывода внешних устройств; между оперативной памятью и портами ввода вывода внешних устройств. Память устройство для хранения информации в виде данных и программ. Память делится прежде всего на внутреннюю расположенную на системной плате и внешнюю размещенную на разнообразных внешних носителях информации. Выделяют: Накопители на магнитной ленте Диски Диски относятся к носителям информации с прямым...
27106. Беспроводные технологии (Wi-Fi, Bluetooth, WiMAX) 183 KB
  В настоящее время существует множество беспроводных технологий наиболее часто известных пользователям по их маркетинговым названиям таким как WiFi WiMAX Bluetooth.4 GHz работает множество устройств таких как устройства поддерживающие Bluetooth и др и даже микроволновые печи что ухудшает электромагнитную совместимость.
27107. Операти́вная па́мять 71 KB
  Память Оперативка энергозависимая часть системы компьютерной памяти в которой временно хранятся данные и команды необходимые процессору для выполнения им операции. Обязательным условием является адресуемость каждое машинное словоимеет индивидуальный адрес памяти. Содержащиеся в оперативной памяти данные доступны только тогда когда на модули памяти подаётся напряжение то есть компьютер включён. Пропадание на модулях памяти питания даже кратковременное приводит к искажению либо полному уничтожению данных в ОЗУ.