Операционная система MS-DOS

3.2. Процесс загрузки программ в память

Загрузка COM- и EXE-программ происходит по-разному, однако есть некоторые действия, которые операционная система выполняет в обоих случаях одинаково.

• Определяется наименьший сегментный адрес свободного участка памяти для загрузки программы (обычно DOS загружает программу в младшие адреса памяти, если при редактировании не указана загрузка в старшие адреса).
• Создаются два блока памяти (и, следовательно, два блока MCB, описанные ранее) - блок памяти для переменных среды и блок памяти для PSP и программы.
• Для DOS версии 3.х и старше в блок памяти переменных среды помещается путь файла программы.
• Заполняются поля префикса сегмента программы PSP в соответствии с характеристиками программы (количество памяти, доступное программе, адрес сегмента блока памяти, содержащего переменные среды и т.д.)
• Устанавливается адрес области Disk Transfer Area (DTA) на вторую половину PSP (PSP:0080).
• Анализируются параметры запуска программы на предмет наличия в первых двух параметрах идентификаторов дисковых устройств. По результатам анализа устанавливается содержимое регистра AX при входе в программу. Если первый или второй параметры не содержат правильного идентификатора дискового устройства, то соответственно в регистры AL и AH записывается значение FF.

А дальше действия системы по загрузке программ форматов COM и EXE будут различаться.

Для COM-программ, которые представляют собой двоичный образ односегментной программы, выполняется чтение файла программы с диска и запись его в память по адресу PSP:0100. Вообще говоря, программы типа COM могут состоять из нескольких сегментов, но в этом случае они должны сами управлять содержимым сегментных регистров, используя в качестве базового адреса адрес PSP.

После загрузки файла операционная система для COM-программ выполняет следующие действия:

• сегментные регистры CS, DS, ES, SS устанавливаются на начало PSP;
• регистр SP устанавливается на конец сегмента PSP;
• вся область памяти после PSP распределяется программе;
• в стек записывается слово 0000;

указатель команд IP устанавливается на 100h (начало программы) с помощью команды JMP по адресу PSP:100.

Загрузка EXE-программ происходит значительно сложнее, так как связана с настройкой сегментных адресов:

• Считывается во внутренний буфер DOS форматированная часть заголовка файла.
• Определяется размер загрузочного модуля по формуле:

size=((file_size*512)-(hdr_size*16)-part_pag

• Определяется смещение начала загрузочного модуля в EXE-файле как hdr_size*16.
• Вычисляется сегментный адрес для загрузки START_SEG, обычно используется значение PSP+10h.
• Загрузочный модуль считывается в память по адресу START_SEG:0000.
• Сканируются элементы таблицы перемещений, располагающейся в EXE-файле со смещением relt_off.
• Для каждого элемента таблицы:

1. Считывается содержимое элемента таблицы как два двухбайтных слова (OFF,SEG).

2. Вычисляется сегментный адрес ссылки перемещения

REL_SEG = (START_SEG + SEG)

3. Выбирается слово по адресу REL_SEG:OFF, к этому слову прибавляется значение START_SEG, затем сумма записывается обратно по тому же адресу.

• Заказывается память для программы, исходя из значений min_mem и max_mem.
• Инициализируются регистры, и программа запускается на выполнение.

При инициализации регистры ES и DS устанавливаются на PSP, регистр AX устанавливается так же, как и для COM-программ, в сегментный регистр стека SS записывается значение START_SEG + ss_reg, а в SP записывается sp_reg.

Для запуска программы в CS записывается START_SEG+cs_reg, а в IP - ip_reg. Такая запись невозможна напрямую, поэтому операционная система сначала записывает в свой стек значение для CS, затем значение для IP и после этого выполняет команду дальнего возврата RETF (команда возврата из дальней процедуры).