CP/M 68K Programmierkurs - Wichtige Datenstrukturen

Einige der BIOS- und BDOS-Funktionen geben als Ergebnis Adressen auf bestimmte Datenstrukturen (Tabellen im Speicher) zurück. In diesen Tabellen sind meist umfangreichere Informationen hinterlegt, die nicht allein in den Datenregistern zurückgegeben werden könnten. Außerdem sind einige der Datenstrukturen so ausgelegt, dass vom Anwender Änderungen vorgenommen werden können oder müssen.

Themen dieses Kapitels

Datenstrukturen des BIOS (Basic Input Output System)
Datenstrukturen des BDOS (Basic Disk Operation System)
Ermitteln des freien Hauptspeichers
Reservieren von Speicherplatz im Hauptspeicher
Ermitteln von Informationen zur aktuellen Diskette

Datenstrukturen des BIOS

Memory Region Table (MRT)

Die Tabelle enthält Angaben über die Speicherbereiche von CP/M. Unter CP/M 68K enthält die MRT immer genau einen Eintrag, der die Transient Program Area (TPA) beschreibt. Es ist jedoch Vorsicht geboten, da das BIOS nicht immer die realen Verhältnisse abbildet, besser benutzt man die BDOS Funktion 63.

Offset	Umfang	Beschreibung
0	2 Byte	Anzahl der Einträge in der Tabelle Unter CP/M 68K enthält die Tabelle immer nur einen Eintrag mit Informationen über die TPA
2	4 Byte	Startadresse der TPA Normalerweise beginnt die TPA an der Adresse $00000400. Die ersten 256 Byte der TPA sind für die Base Page reserviert, in der unter Anderem Parameter an das gestartete Programm abgelegt sind.
6	4 Byte	Umfang der TPA in Bytes Der Umfang der TPA hängt nicht direkt von der Menge des installierten Speichers ab, sondern von der Ladeadresse der Systemdateien von CP/M.

GETMRT   EQU 18            * BIOS Funktionsnummer Get Memory Region Table
PRINTSTR EQU 9             * BDOS Funktionsnummer Print String

START:
    MOVE #GETMRT, D0       * GET MRT Funktion
    TRAP #3                * BIOS Aufruf
    MOVE.L D0, A1          * Tabellenadresse in A1 sichern
    MOVE.L 2(A1), D0       * Wert an Offset 2 ist Startadresse
    MOVE.L #VAR1, A0       * Adresse im Ausgabestring
    BSR PRINT8X            * in String schreiben
    MOVE.L 6(A1), D0       * Wert an Offset 6 ist Umfang
    MOVE.L #VAR2, A0       * Adresse im Ausgabestring
    BSR PRINT8X            * in String schreiben
    MOVE #PRINTSTR, D0     * Funktionsnummer BDOS
    MOVE.L #BUFFER, D1     * Adresse des auszugebenden Strings
    TRAP #2                * und aufrufen
    RTS                    * Zurück zu CP/M

* ACHTUNG, an dieser Stelle das Unterprogramm PRINT8X einsetzen

BUFFER:  DC.B 13,10
         DC.B 'Startadresse der TPA: '
VAR1:    DC.B '--------',13,10
         DC.B 'Umfang der TPA      : '
VAR2:    DC.B '--------',13,10,'$‘

Datenstrukturen des BDOS

Transient Program Area Block (TPAB)

Ähnliche Ergebnisse erhält man über den TPAB aus dem BDOS. Die BDOS Funktion 63 ermöglicht es zusätzlich, den Start und den Umfang der TPA zu verändern, wahlweise bis zum nächsten Warmstart oder Kaltstart des Systems. Vor dem Aufruf der Funktion muss folgende Datenstruktur zur Verfügung gestellt werden.

Offset	Umfang	Beschreibung
0	2 Byte	Parameter: $0000=Lesen, $0002=temporär setzen, $0003=permanent setzen
2	4 Byte	Niedrigste Adress der TPA
6	4 Byte	Höchste Adresse der TPA + 1

Die Funktion kann außerdem dazu genutzt werden, den für Programme verfügbaren Platz einzuschränken um zum Beispiel einen Speicherbereich freizuhalten, in dem Daten abgelegt werden können, die unter mehreren Programmen geteilt werden können.

TPALIMIT EQU 63            * BDOS Funktionsnummer Get TPA Limits
PRINTSTR EQU 9             * BDOS Funktionsnummer Print String

START:
    MOVE.L #TPAB,A1        * Adresse der Datenstruktur TPAB
    MOVE #0, 0(A1)         * Lesen 
    MOVE #TPALIMIT, D0     * BDOS Funktionsnummer
    MOVE.L A1, D1          * Adresse der Struktur
    TRAP #2                * BDOS Aufruf
    MOVE.L 2(A1), D0       * Start der TPA auslesen
    MOVE.L #VAR1, A0       * Adresse im Buffer
    BSR PRINT8X            * Wert ausgeben
    MOVE.L 6(A1), D0       * Ende der TPA auslesen
    MOVE.L #VAR2, A0       * Adresse im Buffer
    BSR PRINT8X            * Wert ausgeben
    MOVE #PRINTSTR, D0     * BDOS Funktionsnummer
    MOVE.L #BUFFER, D1     * Adresse Textbuffer
    TRAP #2                * Text ausgeben
    RTS                    * Programmende

TPAB:    DC.W 0            * Platz für Befehlscode
         DC.L 0            * Platz für Startadresse
         DC.L 0            * Platz für Endadresse

BUFFER:  DC.B 13,10
         DC.B 'Startadresse der TPA   : '
VAR1:    DC.B '--------',13,10
         DC.B 'Endadresse der TPA + 1 : '
VAR2:    DC.B '--------',13,10,'$‘

Hier noch ein kleines Beispiel, wie man den für ausführbare Programme verfügbaren Speicherbereich permanent um 32 kByte reduziert. Programme können danach in den 32 kByte ab der von TPALIMIT gemeldeten Endadresse Daten ablegen.

TPALIMIT EQU 63            * BDOS Funktionsnummer Get TPA Limits
PRINTSTR EQU 9             * BDOS Funktionsnummer Print String

START:
    MOVE.L #TPAB,A1        * Adresse der Datenstruktur TPAB
    MOVE #0, 0(A1)         * Lesen 
    MOVE #TPALIMIT, D0     * BDOS Funktionsnummer
    MOVE.L A1, D1          * Adresse der Struktur
    TRAP #2                * BDOS Aufruf
    MOVE.L 6(A1), D0       * Ende der TPA auslesen
    SUB.L #$8000, D0       * 32K weniger
    MOVE.L D0, 6(A1)       * wieder ablegen
    MOVE #3, 0(A1)         * permanent setzen
    MOVE #TPALIMIT, D0     * BDOS Funktionsnummer
    MOVE.L A1, D1          * Adresse der Struktur
    TRAP #2                * BDOS Aufruf
    RTS                    * Programmende

TPAB:    DC.W 0            * Platz für Befehlscode
         DC.L 0            * Platz für Startadresse
         DC.L 0            * Platz für Endadresse

Da das Programm bei mehrmaligem Aufruf immer wieder die TPA um 32 kByte verkleinert, ist irgendwann kein Speicher mehr für ausführbare Programme verfügbar. Dann hilft nur ein Kaltstart, der die ursprüngliche TPA wiederherstellt.

Disk Parameter Block (DPB)

Der Disk Parameter Block enthält Informationen über das aktuell selektierte Laufwerk und umfasst 16 Bytes mit den Informationen laut der nachfolgenden Tabelle. Die Funktion ist dazu gedacht, diese Informationen anzuzeigen oder für Berechnungen zu verwenden.

Offset	Umfang	Name	Beschreibung
0	2 Byte	SPT	Anzahl der logischen 128 Byte Sektoren pro Spur Im 800 kByte NKC Format hat jede Spur 40 Sektoren zu 128 Byte
2	1 Byte	BSH	Block Shift Factor 3 = 1024 Byte/Block 4 = 2048 Byte/Block (Standard NKC Format 800 kByte) 5 = 4096 Byte/Block 6 = 8192 Byte/Block 7 = 16384 Byte/Block
3	1 Byte	BLM	Block Mask 7 = 1024 Byte/Block 15 = 2048 Byte/Block (Standard NKC Format 800 kByte) 31 = 4096 Byte/Block 63 = 8192 Byte/Block 127 = 16384 Byte/Block
4	1 Byte	EXM	Extent Mask
5	1 Byte	RES	Reserviert für CP/M
6	2 Byte	DSM	Gesamtzahl der nutzbaren Blöcke der Diskette - 1
8	2 Byte	DRM	Max. Anzahl der Einträge im Inhaltsverzeichnis - 1 Im Standard 800 kByte NKC Format sind 256 Directory-Einträge zu 32 Byte möglich
10	2 Byte	RES	Reserviert für CP/M
12	2 Byte	CKS	Länge der Prüfsumme
14	2 Byte	OFF	Anzahl der reservierten Spuren Bei Systemdisketten mit NKC Format sind 4 Spuren reserviert.

Ein vernünftiges Testprogramm ist für die Darstellung zu lang, daher an dieser Stelle nur ein Screenshot aus dem Emulator. Alle Testprogramme und Beispiele können am Ende der Serie im Quelltext heruntergeladen werden.

Die Base Page

Bei jedem Start eines Programms werden wichtige Daten in der Base Page gespeichert, die insgesamt 256 Bytes umfasst. Im folgenden Kapitel werden wir einige dieser Daten benutzen. Jedes Programm, welches mit Parametern auf der Kommandozeile aufgerufen wird, muss die Daten aus der Base Page auslesen können.

Offset	Umfang	Beschreibung
0000 - 0003	4 Byte	Niedrigste Adresse der TPA
0004 - 0007	4 Byte	Höchste Adresse der TPA + 1
0008 - 000B	4 Byte	Startadresse des Textsegmentes des Programms
000C - 000F	4 Byte	Länge des Textsegmentes des Programms
0010 - 0013	4 Byte	Startadresse des Datensegmentes des Programms
0014 - 0017	4 Byte	Länge des Datensegmentes des Programms
0018 - 001B	4 Byte	Startadresse des BSS-Segmentes des Programms
001C - 001F	4 Byte	Länge des BSS-Segmentes des Programms
0020 - 0023	4 Byte	Menge des freien Speichers hinter dem BSS-Segment
0024	1 Byte	Laufwerksnummer, von dem das Programm geladen wurde
0025 - 0037	19 Byte	Reserviert / Ungenutzt
0038 - 005B	36 Byte	Zweiter File Control Block (FCB) der Kommandozeile
005C - 007F	36 Byte	Erster File Control Block (FCB) der Kommandozeile
0080 - 00FF	128 Byte	Rest der Kommandozeile und Puffer für Dateizugriffe

PRINTSTR EQU 9             * BDOS Funktionsnummer Print String

START:
    LINK A6, #0            * Stack Frame markieren
    MOVE.L 8(A6), A0       * Adresse der Base Page holen
    TST.B $80(A0)          * Parameter angegeben?
    BEQ NOFILE             * Nein, dort weiter

* Hier weiterer Programmcode

    BRA ENDE               * Ende des Progamms

NOFILE:
    MOVE.L #PARTXT, D1     * Adresse der Fehlermeldung
    MOVE #PRINTSTR, D0.    * BDOS Funktionsnummer
    TRAP #2
ENDE:
    UNLK A6                * Stack Frame freigeben
    RTS

PARTXT: DC.B 13,10,'Keine Parameter angegeben',13,10,'$'

Hier ein Auszug der Informationen, die in der Base Page über das gerade laufende Programm enthalten sind.

Der File Control Block (FCB)

Der FCB ist eine 36 Byte lange Datenstruktur zum Beschreiben der Eigenschaften einer Datei auf der Diskette. Nahezu alle Funktionen des BDOS, die mit Dateien arbeiten, benötigen eine solche Datenstruktur. Im nächsten Kapitel folgen einige Beispiele zur Arbeit mit Dateien und dem FCB.

Offset	Umfang	Name	Beschreibung
0	1 Byte	DR	Laufwerksnummer (Drive Code) Werte von 1 bis 16 entsprechen den Laufwerken A. bis P: Der Wert 0 bedeutet, dass das Standarlaufwerk genutzt werden soll.
1	8 Byte	F1..F8	Dateiname aus ASCII-Großbuchstaben Dateinamen mit weniger als 8 Zeichen werden mit Leerzeichen aufgefüllt. Bit 7 jedes Bytes sollte nicht gesetzt sein.
9	3 Byte	T1..T3	Dateityp aus ASCII-Großbuchstaben Dateitypen mit weniger als 3 Zeichen werden mit Leerzeichen aufgefüllt. Bit 7 jedes Bytes sollte nicht gesetzt sein, da diese weitere Bedeutungen haben: Bit 7 von T1 = Read Only (nur Lesen) Bit 7 von T2 = Systemdatei Bit 7 von T3 = Archivdatei
12	1 Byte	EX	Erweiterungsnummer (Extent Number) Wird vom Benutzer normalerweise auf 0 gesetzt, kann aber Werte von 0 bis 31 enthalten.
13	1 Byte	S1	Reserviert für internen Gebrauch
14	1 Byte	S2	Reserviert für internen Gebrauch
15	1 Byte	RC	Anzahl der Records der Datei Reserviert für internen Gebrauch.
16	16 Byte	D0..DN	Reserviert für internen Gebrauch
32	1 Byte	CR	Aktueller Record für sequenziellen Dateizugriff 0 entspricht dem ersten Record, als dem Anfang der Datei.
33	3 Byte	R0..R2	Satznummer für wahlfreien Dateizugriff 24 bit Wert im Bereich von $000000 bis $3FFFFF. Es gibt auch Versionen des FCB, welche diese 3 Bytes nicht enthalten und insgesamt nur 33 Byte umfassen.

Fazit

Das Verständnis der Datenstrukturen und deren Verarbeitung ist extrem wichtig. Ohne diese Fähigkeiten kann man praktisch keine vernünftigen Programme unter CP/M entwickeln. Das folgende Kapitel wird sich eingehend mit dem Handling von Dateien beschäftigen.

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