1. Определение конфигурации компьютера

• Определение конфигурации с помощью BIOS
• Код модели компьютера и версия BIOS
• Конфигурация в памяти CMOS
• Определение типа центрального процессора

Если ваша программа работает с устройствами компьютера на низком уровне или использует какие-либо аппаратные особенности периферии, она должна «уметь» определять конфигурацию аппаратных средств. В настоящее время выпускается много различных моделей персональных компьютеров и серверных платформ с процессором Intel, совместимых или не очень с оригинальным компьютером IBM PC/AT. В компьютере могут быть установлены процессоры различных моделей и различные версии BIOS. Что же касается номенклатуры периферийных устройств, таких как сетевые контроллеры, видеоадаптеры, сетевые и звуковые адаптеры, то она практически безгранична.

Для наиболее распространенных моделей персональных компьютеров конфигурация аппаратных средств задается установкой перемычек на системной плате (motherboard) и платах контроллеров периферийных устройств, а также записывается в область данных BIOS и в энергонезависимую память CMOS специальной программой BIOS Setup.

В следующем разделе мы рассмотрим средства BIOS, позволяющие определить конфигурацию компьютера. Об энергонезависимой памяти CMOS мы расскажем позже.

Определение конфигурации с помощью BIOS

Во время инициализации системы BIOS опрашивает порты, к которым подключены перемычки, и определяет содержимое ячеек памяти CMOS, содержащие информацию о конфигурации компьютера. Результат записывается в область данных BIOS, откуда программа может его извлечь с помощью прерываний BIOS.

Сведения о наличии основных устройств компьютера записывается в область данных BIOS с адресом 0000:0410 размером в двухбайтовое слово - слово конфигурации. С помощью прерывания INT 11h программа может получить в регистре AX слово конфигурации из указанной выше области данных BIOS.

Наличие НМД

Сейчас уже трудно найти компьютер, в котором не было бы жесткого диска (разве лишь вам встретится бездисковая рабочая станция для локальной сети или сетевой компьютер для Internet). Тем не менее, анализируя нулевой бит слова конфигурации, полученного в регистре AX от прерывания INT 11h, вы можете определить, оборудован ли данный компьютер жестким диском. Если этот бит установлен в единицу, то оборудован, если нет – жесткий диск отсутствует.

Наличие арифметического сопроцессора

До появления процессора i486 арифметический сопроцессор, значительно ускоряющий вычисления с плавающей точкой, был необязательным устройством. На системной плате компьютера для него предусматривалось отдельное гнездо.

Процессор i486 выпускался в двух модификациях – с встроенным арифметическим сопроцессором и без сопроцессора. В современных компьютерах на базе процессора Pentium арифметический сопроцессор присутствует всегда и находится в корпусе центрального процессора.

Анализируя бит с номером 1 в значении, полученном в регистре AX от прерывания INT 11h, вы можете определить факт наличия в системе арифметического сопроцессора. Если сопроцессор установлен, программа может использовать его для выполнения вычислений. Каким именно образом - вы узнаете из главы нашей книги, посвященной этому устройству.

Начальный режим работы видеоадаптера

Биты с номерами 4 и 5 слова конфигурации содержат номер начального режима видеоадаптера. В современных компьютерах применяется, как правило, режим с номером 10b - цветной, 80 текстовых строк по 25 символов в каждой строке.

Количество установленных НГМД

Поле размером два бита с номерами 6 и 7 содержит количество накопителей НГМД, установленных в системе, минус единица. То есть, если в компьютере установлен один НГМД, в этом поле записано нулевое значение, если два – значение 1 и так далее.

Современные модели компьютеров обычно оборудуют одним накопителем НГМД, предназначенным для чтения дискет размером 3,5 дюйма. Что же касается дискет размером 5,25 дюйма, то они уже ушли в прошлое.

Наличие контроллера прямого доступа DMA

Контроллер прямого доступа DMA применяется для непосредственной передачи данных из периферийных устройств в оперативную память компьютера, минуя центральный процессор. Этот контроллер есть во всех современных компьютерах, поэтому бит с номером 8 обычно установлен в единицу.

Количество асинхронных последовательных адаптеров

В поле, образованное битами 9, 10 и 11, хранится количество асинхронных последовательных адаптеров, установленных в системе и обнаруженных BIOS в процессе инициализации.

Игровой адаптер

Если установлен бит с номером 12, к компьютеру подключен игровой адаптер, предназанченный для джойстика.

Последовательный порт компьютера PCjr

Маловероятно, что вам попадется в руки антикварный образец компьютера PCjr, но, тем не менее, установленный 13 бит слова конфигурации означает, что этот компьютер оборудован последовательным портом.

Количество параллельных адаптеров

В поле, образованное битами с номерами 14 и 15, записывается количество параллельных адаптеров, обнаруженных на этапе инициализации.

Размер оперативной памяти

В компьютере имеются различные виды оперативной памяти. В первых компьютерах применялся так называемый реальный режим работы процессора, не позволявший адресовать более 1 Мбайт памяти. Начальная область адресов от 0 до 640 Кбайт использовалась для оперативной памяти, а область от 640 Кбайт до 1 Мбайт – для памяти и регистров периферийных устройств, таких как видеоадаптеры и дисковые контроллеры.

Раньше оперативная память была очень дорогая, поэтому далеко не в каждом компьютере было установлен максимально возможный объем – 1 Мбайт. Можно было встретить компьютеры с объемом оперативной памяти, например, 512 Кбайт. Программы в те времена, конечно, тоже были не очень требовательны к объему памяти.

С появлением операционных систем Microsoft Windows и IBM OS/2 требования к объему памяти, установленной в компьютере, резко возросли. Компания Intel выпустила процессор i80286, способный адресовать в защищенном режиме до 16 Мбайт физической памяти.

Теперь память с адресами в пределах первого мегабайта стала называться стандартной, а выше этого предела - расширенной (extended). Размер расширенной памяти определяется во время инициализации компьютера и записывается в память CMOS, откуда ее нетрудно извлечь.

Стандартная оперативная память

Прерывание INT 12h возвращает в регистре AX размер стандартной оперативной памяти в килобайтах. Заметим, что это значение, хранящееся в области данных BIOS с адресом 0040h:0013h, не превышает 640 Кбайт, даже если в компьютере установлено более 64 Мбайт оперативной памяти.

Расширенная оперативная память

Функция 88h прерывания INT 15h позволяет определить размер доступной расширенной памяти в килобайтах, возвращая соответствующее значение в регистре AX.

Учтите, что если в системе установлен драйвер расширенной памяти, такой как, например, HIMEM.SYS, указанная выше функция может вернуть нулевое значение. Это происходит из-за того что драйвер берет на себя функции управления расширенной памятью. Заметим также, что с помощью параметра /int15 вы можете указать драйверу HIMEM.SYS размер зарезервированной расширенной памяти, доступной через интерфейс прерывания INT 15h:

device=c:\dos\himem.sys /int15=xxxx

Программа HDWCFG

Программа HDWCFG определяет конфигурацию аппаратных средств компьютера, пользуясь для этого описанными выше функциями BIOS. Полученная конфигурация отображается на консоли, как это показано ниже:

HDWCFG (C)A. Frolov, 1997

Configuration word: C823
HDD present
NPU present
RAM banks: 0
Video Mode: 2
Nubber of FDD: 1
Nubber of COM ports: 2
Number of LPT ports: 3
RAM istalled: 640 Kbytes
Extended RAM istalled: 0

Исходный текст программы HDWCFG представлен в листинге 1.1.

Листинг 1.1. Файл hdwcfg\hdwcfg.c

// =====================================================
// Получение информации о конфигурации компьютера
// при помощи BIOS
//
// (C) Фролов А.В, 1997
//
// E-mail: frolov@glas.apc.org
// WWW:    http://www.glasnet.ru/~frolov
//            или
//         http://www.dials.ccas.ru/frolov
// =====================================================
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <memory.h>
#include <dos.h>

// Битовые поля слова конфигурации
typedef struct _HDWCFG
{
  unsigned  HddPresent:   1; // 0
  unsigned  NpuPresent:   1; // 1
  unsigned  AmountOfRAM:  2; // 2-3
  unsigned  VideoMode:    2; // 4-5
  unsigned  NumberOfFdd:  2; // 6-7
  unsigned  DmaPresent:   1; // 8
  unsigned  NumberOfCom:  3; // 9-11
  unsigned  GamePresent:  1; // 12
  unsigned  JrComPresent: 1; // 13
  unsigned  NumberOfLpt:  2; // 14-15
} HDWCFG;     

int main(void) 
{ 
  union REGS  rg;
  HDWCFG HdwCfg; 
  unsigned uword;

  printf("\nHDWCFG (C)A. Frolov, 1997");

  // Вызываем прерывание INT 11h для получения
  // слова конфигурации компьютера
  rg.h.ah = 0x0;
  int86(0x11, &rg, &rg);
  
  // Получаем слово конфигурации и сохраняем 
  // его в структуре HdwCfg
  uword = (unsigned int)rg.x.ax;
  memcpy(&HdwCfg, &uword, 2);
  
  // Выводим на экран конфигурацию компьютера
  printf("\n\nConfiguration word: %04.4X", HdwCfg);
  
  if(HdwCfg.HddPresent)
    printf("\nHDD present");

  if(HdwCfg.NpuPresent)
    printf("\nNPU present");

  printf("\nRAM banks: %d", HdwCfg.AmountOfRAM);
  printf("\nVideo Mode: %d", HdwCfg.VideoMode);
  printf("\nNubber of FDD: %d", HdwCfg.NumberOfFdd + 1);
    
  if(HdwCfg.DmaPresent)
    printf("\nDMA present");

  printf("\nNubber of COM ports: %d", HdwCfg.NumberOfCom);
  
  if(HdwCfg.GamePresent)
    printf("\nGame adapter present");

  if(HdwCfg.JrComPresent)
    printf("\nPCjr Com present");

  printf("\nNumber of LPT ports: %d", HdwCfg.NumberOfLpt);

  // Вызываем прерывание INT 12h для определения 
  // объема основной оперативной памяти компьютера
  rg.h.ah = 0x0;
  int86(0x12, &rg, &rg);

  // Выводим объем оперативной памяти
  printf("\nRAM istalled: %d Kbytes", 
    (unsigned int)rg.x.ax);

  // Получаем объем расширенной оперативной памяти,
  // доступной через прерывание INT 15h
  rg.h.ah = 0x88;
  int86(0x15, &rg, &rg);

  // Выводим объем расширенной оперативной памяти
  printf("\nExtended RAM istalled: %ld Kbytes", 
    (unsigned int)rg.x.ax);

  getch();
  return 0;
}

Код модели компьютера и версия BIOS

На этапе инициализации BIOS записывает в свою область данных по адресу FFFFh:FFFEh байт идентификатора модели компьютера. Ниже мы привели возможные значения этого байта:

Более подробную информацию можно получить, вызвав функцию C0h прерывания BIOS INT 15h:

После выполнения прерывания регистры ES:BX будут указывать на таблицу в области ПЗУ BIOS. В этой таблице имеется более точная информация о типе компьютера, номер версии BIOS, сведения об аппаратных особенностях конкретной модели.

Приведем формат указанной таблицы:

Ниже мы привели описание отдельных бит байта конфигурации аппаратных средств.

В следующей таблице приведены коды моделей, дополнительные коды моделей и версии BIOS для некоторых известных типов компьютеров:

Символ "-" в приведенной выше таблице означает, что функция C0h прерывания INT 15h для данной версии BIOS не реализована. Все, что вы можете сделать в этом случае для идентификации BIOS, это получить байт кода модели по адресу F000h:FFFEh и дату изготовления BIOS, занимающую восемь байт начиная с адреса F000h:FFF5h. Дата хранится в формате ASCII.

Большинство современных так называемых IBM-совместимых персональных компьютеров имеют код модели FCh, а дополнительный код модели 01h. Такие значения, например, записаны в таблице конфигурации компьютера Compaq Deskpro 6000 с процессором Pentium Pro 200.

Программа BIOSINFO

Программа BIOSINFO получает и отображает на консоли дату изготовления версии BIOS, а также содержимое таблицы конфигурации, адрес которой определяется с помощью функции C0h прерывания BIOS INT 15h:

BIOSINFO (C)A. Frolov, 1997

BIOS data:        04/18/97
BIOSINFO address: 0212:0190
BIOSINFO Size:    8
Model:            FC
SubModel:         1
BIOS Revision:    0
Hardvare Cfg:     70
Reserved1:        00
Reserved2:        00

Hardware configuration
----------------------
Second IRQ Controller 8259
Real Time Clock
Used function 4Fh INT 15h
ISA Bus installed

Исходный текст программы представлен в листинге 1.2.

Листинг 1.2. Файл biosinfo\biosinfo.c

// =====================================================
// Получение информации о BIOS
//
// (C) Фролов А.В, 1997
//
// E-mail: frolov@glas.apc.org
// WWW:    http://www.glasnet.ru/~frolov
//            или//         http://www.dials.ccas.ru/frolov
// =====================================================
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <dos.h>

// Структура области данных с информацией о BIOS
typedef struct _BIOSINFO
{
  int nSize;                   // размер структуры
  unsigned char bModel;        // код модели компьютера
  unsigned char bSubModel;     // дополнительный код модели
  unsigned char bBIOSRevision; // номер изменений 
                               //  версии BIOS
  unsigned char bHardwareCfg;  // конфигурация аппаратуры
  int reserved1;               // зарезервировано
  int reserved2;               // зарезервировано
} BIOSINFO;

int main(void) 
{ 
  union REGS  rg;
  struct SREGS srg;
  int   i;
  BIOSINFO far *lpbi;
  void far* lp;
  unsigned char bHdwCfg;

  printf("\nBIOSINFO (C)A. Frolov, 1997");

  // Конструируем указатель на дату изготовления
  // BIOS. Эта дата записана в ПЗУ по адресу F000h:FFF5h
  _FP_SEG(lp) = 0xf000;
  _FP_OFF(lp) = 0xfff5;

  // Выводим дату на экран
  printf("\n\nBIOS data:        ");
  for(i=0; i<8; i++)
    putch(*((char far *)lp + i));

  // Вызываем функцию C0h для получения адреса
  // таблицы конфигурации компьютера.
  rg.h.ah = 0xc0;
  int86x(0x15, &rg, &rg, &srg);

  // Если в BIOS нет данной функции,
  // читаем код модели компьютера 
  // из ПЗУ по адресу F000h:FFFEh
  if(rg.x.cflag == 1)   
  {
    printf("\nFunction C0h INT 15h not supported\n");

    // Конструируем указатель на код модели    
    _FP_SEG(lp) = 0xf000;    
    _FP_OFF(lp) = 0xfffe;

    // Выводим код модели компьютера на экран
    printf("\nModel:             %02.2X",
      (unsigned char)(*(char far *)lp));
    return(-1);
  }
     
  // Конструируем укзатель на таблицу
  // информации о BIOS
  _FP_SEG(lpbi) = srg.es;
  _FP_OFF(lpbi) = rg.x.bx;

  // Выводим на экран содержимое таблицы
  printf("\nBIOSINFO address: %Fp"
         "\nBIOSINFO Size:    %d"
         "\nModel:            %02.2X"
         "\nSubModel:         %d"
         "\nBIOS Revision:    %d"
         "\nHardvare Cfg:     %02.2X"
         "\nReserved1:        %02.2X"
         "\nReserved2:        %02.2X",
   lpbi, lpbi->nSize, lpbi->bModel, lpbi->bSubModel,
   lpbi->bBIOSRevision, lpbi->bHardwareCfg,
   lpbi->reserved1, lpbi->reserved2);
   
  // Определяем конфигурацию компьютера
  printf("\n\nHardware configuration"
           "\n----------------------");

  // Запоминаем байт конфигурации
  bHdwCfg = lpbi->bHardwareCfg;

  // Расшифровываем байт конфигурации
  if(bHdwCfg & 0x80)
    printf("\nDMA Channel 3");
  
  if(bHdwCfg & 0x40)
    printf("\nSecond IRQ Controller 8259");

  if(bHdwCfg & 0x20)
    printf("\nReal Time Clock");

  if(bHdwCfg & 0x10)
    printf("\nUsed function 4Fh INT 15h");

  if(bHdwCfg & 0x8)
    printf("\nBIOS event wait supported");

  if(bHdwCfg & 0x4)
    printf("\nExtended BIOS data used");

  if(bHdwCfg & 0x2)
    printf("\nMicro Channel Bus");

  if(!(bHdwCfg & 0x2))
    printf("\nISA Bus installed\n");
  
  getch();
  return 0;
}

Конфигурация в памяти CMOS

Как мы уже говорили, энергонезависимая память CMOS используется в современных компьютерах для хранения текущей конфигурации аппаратных средств. Эта память состоит из набора ячеек, доступ к которым для чтения и записи выполняется через порты ввода и вывода с адресами 70h и 71h.

Процедура чтения ячейки памяти CMOS состоит из двух шагов. На первом шаге программа записывает в выходной порт с адресом 70h номер ячейки, из которой необходимо прочитать информацию. На втором шаге программа читает содержимое данной ячейки из входного порта с адресом 71h:

int nCellContent;
outp(0x70, nCell);
nCellContent = inp(0x71);

Запись данных в ячейку памяти CMOS выполняется аналогично, только после записи номера ячейки в порт 70h программа должна записать новое значение для этой ячейки в порт с адресом 71h:

outp(0x70, nCell);
outp(0x71, nNewValue);

В памяти CMOS хранится текущее время и дата, сведения о конфигурации системы, результат тестирования при включении питания и другая информация, приведенная ниже:

Рассмотрим подробно назначение отдельных ячеек CMOS-памяти.

00h - 0Dh - область часов реального времени

Ячейки с адресами 00h - 0Dh используются часами реального времени. Часам реального времени будет посвящена отдельная глава, поэтому сейчас мы не станем останавливаться на этих ячейках.

0Eh - байт диагностики

Байт диагностики (расположенный в памяти CMOS по адресу 0Eh) содержит результаты выполнения диагностики при включении питания компьютера. Выполнив анализ содержимого байта 0Eh, программа может выявить неисправность НМД, часов реального времени, разрядку аккумулятора и ошибки в конфигурации. Приведем формат этого байта:

0Fh - байт отключения

Байт отключения 0Fh используется процессорами 80286, 80386, 80486 и Pentium для определения способа возврата из защищенного режима в реальный после аппаратного сброса.

Вы, вероятно, знаете, что эти процессоры могут работать либо в реальном режиме, который соответствует режиму работы процессора 8086, либо в защищенном. Защищенный режим работы используется такими операционными системами, как Microsoft Windows, IBM OS/2 и UNIX. В этом режиме процессор может непосредственно адресовать всю память, лежащую выше границы 1 Мбайт.

Подробное рассмотрение защищенного режима работы мы привели в 6 томе «Библиотеки системного программиста», который так и называется – «Защищенный режим процессоров Intel 80286/80386/80486». Здесь же мы только кратко расскажем о переходе процессора 80286 из реального режима в защищенный и обратно для иллюстрации использования ячейки памяти CMOS с адресом 0Fh.

Для перевода процессора 80286 из реального режима в защищенный можно использовать специальную команду LMSW:

mov   ax,1
lmsw  ax

Разумеется, двух строк, приведенных выше, недостаточно для правильной работы процессора в защищенном режиме.

Для того, чтобы вернуть процессор 80286 из защищенного режима в реальный, необходимо выполнить аппаратный сброс (отключение) процессора. Это можно сделать следующим образом:

mov   ax, 0FEh  ; команда отключения
out   64h, ax

Перед выдачей команды отключения программа должна записать в ячейку 0Fh памяти CMOS причину отключения:

Для перевода процессоров 80386, 80486 и Pentium из реального режима в защищенный и обратно можно использовать загрузку специального управляющего регистра CR0 обычной командой MOV. Однако будет работать и метод, основанный на применении команды LMSW и команды отключения.

Вы можете использовать сведения о команде отключения для организации программного перезапуска системы.

10h - тип накопителей НГМД

Младшая и старшая тетрады этого байта описывают, соответственно, второй и первый НГМД:

11h - зарезервировано для IBM PC/AT, тип НМД для IBM PS/2

В компьютерах IBM PS/2 ячейки памяти CMOS с адресами 11h и 12h используются для хранения типа, соответственно, первого и второго НМД.

12h - тип первого и второго НМД

Этот байт разделен на две тетрады аналогично байту, описывающему НГМД. Однако в тетраде можно закодировать только 16 различных значений, а типов НМД значительно больше. Поэтому тип 15 используется специальным образом - если тип НМД в младшей тетраде (первый физический НМД) равен 15, то правильное значение типа находится в памяти CMOS по адресу 19h. Аналогично для второго физического НМД этот тип можно взять из байта по адресу 1Ah (если старшая тетрада байта с адресом 12h равна 15).

Таблица стандартных типов НМД была приведена в третьей книге первого тома, в разделе, посвященном конфигурации дисковой подсистемы. Кроме того, сведения о типах дисков, задаваемых программой BIOS Setup, обычно есть в документации, поставляемой вместе с компьютером.

В современных компьютерах установлены НМД с интерфейсом IDE или SCSI.

В первом случае тип диска устанавливается равным 47. Это означает. Что фактические параметры диска хранятся в старших ячейках памяти CMOS, номера которых зависят от изготовителя и версии BIOS.

Тип НМД с интерфейсом SCSI задается как 1 или 0. Фактические параметры НМД определяются BIOS, расположенной в контроллере SCSI.

13h - зарезервировано

Эта ячейка памяти CMOS зарезервирована.

14h - конфигурация оборудования

В этом байте находится информация о количестве установленных НГМД, о наличии арифметического сопроцессора, а также о типе видеоадаптера, подключенного к системе. Приведем формат байта конфигурации:

15h-16h - объем стандартной оперативной памяти

Ячейка 15h содержит младший байт, а ячейка 16h - старший байт объема основной памяти, например:

• 0100h – 256 Kбайт;
• 0200h – 512 Kбайт;
• 0280h – 640 Kбайт

17h-18h - объем расширенной памяти

Ячейки 17h и 18h содержат, соответственно, младший и старший байты размера расширенной памяти (расположенной выше границы 1 Мбайт) в килобайтах.

19h-1Ah тип первого и второго НМД

Эти ячейки содержат типы, соответственно, первого и второго НМД, если соответствующий тип имеет значение, большее 15 (см. описание ячейки 12h).

1Bh-2Dh - зарезервировано

Эти ячейки памяти CMOS зарезервированы.

2Eh-2Fh - контрольная сумма ячеек 10h - 20h

Для ячеек памяти CMOS с адресами от 10h до 20h при инициализации системы BIOS выполняет проверку контрольной суммы. Эта контрольная сумма хранится также в памяти CMOS в ячейках 2Eh и 2Fh (соответственно, старший и младший байты).

30h-31h - объем расширенной памяти

Ячейки 30h и 31h содержат, соответственно, младший и старший байты размера расширенной памяти (расположенной выше границы 1 Мбайт) в килобайтах.

Эта значение дублирует значение, записанное в ячейках с адресами 17h-18h.

32h текущее столетие

В компьютерах IBM PC/AT этот байт содержит текущее столетие в двоично-десятичном коде, то есть 19 столетие записано как 19h.

Компьютеры модели IBM PS/2 используют эту ячейку вместе с ячейкой 33h для хранения контрольной суммы ячеек с адресами от 10h до 31h. При этом старший байт контрольной суммы хранится в ячейке 32h, а младший - 33h.

33h - различная информация

В компьютерах IBM PC/AT этот байт используется программой BIOS Setup для собственных нужд.

34h-3Fh - зарезервировано

Это поле зарезервировано, однако вы можете использовать по своему усмотрению, например, хранить здесь пароль.

Другие ячейки памяти CMOS

Назначение описанных выше 64 ячеек памяти CMOS документировано и одинаково для BIOS различных изготовителей и различных версий. Тем не менее, есть исключения.

BIOS компьютера IBM PS/2 использует ячейку с адресом 37h для хранения номера текущего столетия. Ячейки 38h-3Fh в модели 50 компьютера IBM PS/2 используются для хранения пароля. Обращение к этим ячейкам выполняется по адресам 78h-7Fh, которые аппаратно отображаются на адреса 38h-3Fh.

Кроме того, имеются ячейки памяти CMOS с номерами, большими чем 3Fh. Их назначение зависит от изготовителя BIOS, поэтому обращайтесь к ним только в том случае, если у вас есть соответствующая документация.

Программа CMOSSHOW

Программа CMOSSHOW читает в массив первые 64 ячейки памяти CMOS и отображает содержимое некоторых из них:

CMOS Show (C)A. Frolov, 1997

RTC:              22 00 30 00 17 00 03 19 08 97 a6 02 00
Diagnostics byte: 08
Shutdown byte:    00
Reserved:         00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
Extended RAM:     16384 Kbyte

Отображаются ячейки часов реального времени RTC, о которых мы расскажем позже в отдельной главе, диагностический байт и байт отключения, зарезервированные байты. Кроме того, на основании информации, хранящейся в ячейках 17h и 18h программа вычисляет размер расширенной памяти, установленной в компьютере.

Исходный текст программы CMOSSHOW вы найдете в листинге 1.3.

Листинг 1.3. Файл cmosshow\cmosshow.c

// =====================================================
// Чтение и отображение ячеек памяти CMOS
//
// (C) Фролов А.В, 1997
//
// E-mail: frolov@glas.apc.org
// WWW:    http://www.glasnet.ru/~frolov
//            или
//         http://www.dials.ccas.ru/frolov
// =====================================================
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>

int main() 
{
  unsigned char cmos[64];
  int i;
  unsigned long nExtRam;

  printf("\nCMOS Show (C)A. Frolov, 1997\n\n");

  // Читаем 64 ячейки CMOS-памяти в массив cmos
  for(i=0; i<64; i++) 
  {
    outp(0x70,i);
    cmos[i]=inp(0x71);
  }

  // Отображаем ячейки часов реального времени
  printf("\nRTC:              ");

  for(i=0; i<0xd; i++) 
  {
    printf("%02.2x ",(unsigned)cmos[i]);
  }

  // Отображаем состояние байта диагностики
  // после включения питания
  printf("\nDiagnostics byte: %02.2x",cmos[0xe]);

  // Отображаем содержимое байта отключения
  printf("\nShutdown byte:    %02.2x\n",cmos[0xf]);

  // Отображаем содержимое зарезервированных ячеек
  printf("Reserved:         ");
  for(i=0x34; i<0x40; i++) 
  {
    printf("%02.2x ",(unsigned)cmos[i]);
  }
  
  // Вычисляем объем расширенной памяти и отображаем
  // его на консоли
  nExtRam = ((unsigned long)cmos[0x18] << 8) + cmos[0x17];
  printf("\nExtended RAM:     %ld Kbyte\n", nExtRam);
    
  getch();
  return 0;
}

Определение типа центрального процессора

В некоторых случаях эффективность работы программы можно заметно повысить, если использовать команды новых моделей процессоров Pentium, такие как, например, команды MMX. На сервере Intel с адресом http://www.intel.com вы найдете исчерпывающую информацию о том, как распознать различные модели процессоров, созданных этой фирмой. В нашей книге мы рассмотрим упрощенную методику, которая, тем не менее, может быть использована в большинстве случаев.

Модели Intel 8086/8088

Способ распознавания процессоров Intel 8086/8088 основан на том факте, что биты 12-15 регистра FLAGS всегда установлены в единицу.

Прежде всего программа записывает текущее содержимое регистра FLAGS в регистр AX. Для этого используется стек:

pushf
pop ax

Первоначальное содержимое регистра FLAGS сохраняется в регистре CX:

mov cx, ax

Далее программа пытается записать нулевые значения в биты 12-15 регистра FLAGS:

and ax, 0fffh
push ax
popf

Теперь нужно проверить, изменилось ли содержимое указанных битов регистра FLAGS. Для этого новое содержимое регистра FLAGS записывается через стек в регистр AX, а затем, после наложения маски 0f000h, сравнивается со значением 0f000h:

pushf
pop ax
and ax, 0f000h
cmp ax, 0f000h
je is_8086

Если биты 12-15 остались установленными в единичное значение, программа работает на процессоре Intel 8086/8088, если нет – в компьютере установлена более старшая модель процессора.

Модель Intel 80286

В процессоре Intel 80286, когда он работает в реальном режиме адресации, биты 12-15 регистра FLAGS всегда сброшены в нуль, что можно использовать для обнаружения этой модели процессора.

Следующий фрагмент кода пытается записать в эти биты единичное значение:

mov ax, 0f000h
push ax
popf

Затем новое содержимое регистра FLAGS переписывается в регистр AX:

pushf
pop ax

Если содержимое битов 12-15 равно нулю, программа работает на процессоре Intel 80286:

and ax, 0f000h
jz is_80286

В противном случае необходимо продолжить проверку модели процессора.

Модель Intel 80386

Для того чтобы отличить процессор Intel 80386 от процессоров старших моделей, можно попробовать установить в регистре EFLAGS бит 18. Этот бит был впервые определен в процессоре Intel 80486 для сигнализации ошибки выравнивания. Его невозможно установить в процессоре Intel 80386.

В процессе проверки программа вначале получает исходное содержимое регистра EFLAGS, записывая его в регистры EAX и ECX:

pushfd
pop eax
mov ecx, eax

Далее программа инвертирует значение бита 18 и записывает полученный результат в регистр EFLAGS:

xor eax, 40000h
push eax
popfd

На последнем шаге идентификации новое содержимое регистра EFLAGS извлекается и сравнивается со старым:

pushfd
pop eax
xor eax, ecx
jz is_80386

Если бит 18 не изменил своего значения, мы имеем дело с процессором Intel 80386.

Модель Intel 80486

Отличительная особенность процессора Intel 80486 – невозможность изменения состояния бита 21 регистра EFLAGS. Этот бит используется процессорами Intel Pentium и более старшими моделями процессоров Intel для определения возможности вызова команды идентификации процессора CPUID, о которой мы скоро расскажем.

Фрагмент кода, который нужно использовать для обнаружения процессора Intel 80486, аналогичен фрагменту для процессора Intel 80386. Отличие заключается в том, что вместо бита 18 проверяется бит 21:

pushfd
pop eax
mov ecx, eax
xor eax, 200000h
push eax
popfd
pushfd
pop eax
xor eax, ecx
je is_80486

Если же выяснилось, что содержимое бита 21 регистра EFLAGS можно изменять, дальнейшую идентификацию модели процессора следует выполнять с использованием команды CPUID, к описанию которой мы и переходим.

Команда CPUID

В новых процессорах фирмы Intel появилась команда CPUID, специально предназначенная для определения модели процессора. В своей программе, составленной на языке ассемблера, вы можете определить эту команду следующим образом:

CPU_ID MACRO
  db 0fh
  db 0a2h
ENDM

Как работает команда CPUID?

Перед вызовом этой команды необходимо загрузить в регистр EAX значение, которое определяет выполняемые действия. В первый раз вы должны вызвать команду CPUID, загрузив предварительно в регистр EAX нулевое значение:

mov eax, 00h
CPU_ID

Команда вернет в регистре EAX максимальное значение, которое можно передавать команде CPUID для определения выполняемых действий. Кроме того, в регистрах EBX, ECX и EDX будут находиться байты текстовой строки описания фирмы-изготовителя процессора. Для процессоров Intel это будет строка GenuineIntel.

Следующая последовательность команд перепишет эти байты в буфер _vendor_id_msg в формате, пригодном для вывода на консоль средствами BIOS:

_vendor_id_msg db "............", 0dh, 0ah, "$"
. . .
mov dword ptr _vendor_id_msg,     ebx
mov dword ptr _vendor_id_msg[+4], edx
mov dword ptr _vendor_id_msg[+8], ecx

Для определения модели процессора следует вызвать команду CPUID, загрузив предварительно в регистр EAX значение 1:

mov eax, 1
CPU_ID

При этом в регистр EAX будет загружено слово сигнатуры, по которому можно определить модель процессора, а в регистр EDX – слово, состоящее из отдельных флагов, характеризующих возможности процессора (feature flags). Регистры EBX и ECX зарезервированы для моделей процессоров, которые будут разработаны в будущем.

Ниже приведен фрагмент кода, в котором слово сигнатуры и слово возможностей записываются в переменные _cpu_signature и _features_edx для дальнейшего анализа:

_cpu_signature dd 0
_features_edx  dd 0
. . .
mov _cpu_signature, eax
mov _features_edx, edx

Рассмотрим формат слова сигнатуры, возвращаемое командой CPUID в регистре EAX:

Слово сигнатуры состоит из отдельных полей, назначение которых будет описано ниже.

Биты 12 и 13 определяют тип процессора:

Заметим, что многопроцессорные системы могут быть построены не только на базе процессоров типа Dual, но и на обычных процессорах.

Ниже мы привели таблицу, с помощью которой по содержимому трех полей слова сигнатуры (тип процессора, код семейства и код модели) можно распознать процессор:

Что же касается кода модификации модели (stepping), то он определяет изменения в процессоре. Вы найдете описания этих кодов для процессора Pentium в руководстве Pentium Processor Specification Update, который можно приобрести в фирме Intel.

Приведем описание битов, возвращаемых командой CPUID в регистре EDX. Напомним, что это слово состоит из отдельных флагов, характеризующих возможности процессора (feature flags).

Еще одно применение для команды CPUID – определение характеристик кэша, установленного в процессоре. Для этого перед вызовом команды CPUID в регистр EAX необходимо загрузить значение 2. Подробное изучение этой возможности выходит за рамки нашей книги. При необходимости вы узнать все подробности о команде CPUID на сервере Intel в сети Internet по указанному нами ранее адресу.

Программа CPUINFO

Программа CPUINFO определяет модель и характеристики процессора, пользуясь только что описанной нами методикой. Полученная информация выводится на консоль в следующем виде (для процессора Pentium Pro):

*CPU Information*, (C) A. Frolov, 1997

CPU model: 5
Vendor ID: GenuineIntel

CPU Signature    00000619
CPU Feature EDX  0000F9FF

CPU type:     0
CPU family:   6
CPU model:    1
CPU stepping: 9

FPU detected

В листинге 1.4 вы найдете исходный текст модуля, составленного на языке ассемблера. В этом модуле определены все функции, необходимые для распознавания процессора и получения его характеристик.

Листинг 1.4. Файл cpuinfo\askcpu.asm

; =====================================================
; Get CPU information
;
; (C) A. Frolov, 1997
;
; E-mail: frolov@glas.apc.org
; WWW:    http://www.glasnet.ru/~frolov
;            or
;         http://www.dials.ccas.ru/frolov
; =====================================================
  .model small

CPU_ID MACRO
  db 0fh
  db 0a2h
ENDM

  .stack 100h
  .data
  
  public _vendor_id_msg
  public _cpu_model
  public _cpu_signature
  public _features_ecx
  public _features_edx
  public _features_ebx
  public _get_cpu_model

_vendor_id_msg db "............", 0dh, 0ah, "$"
_cpu_model     db 0
_cpu_signature dd 0
_features_ecx  dd 0
_features_edx  dd 0
_features_ebx  dd 0

  .code
; ============================================
; _get_cpu_model
; ============================================
  .8086

_get_cpu_model proc

  call cpu_8086
  cmp ax, 0
  jz try_80286

  mov _cpu_model, 0
  jmp end_of_detect

try_80286:

  call cpu_80286
  cmp ax, 0
  jz try_80386

  mov _cpu_model, 2
  jmp end_of_detect

try_80386:

  call cpu_80386
  cmp ax, 0
  jz try_80486

  mov _cpu_model, 3
  jmp end_of_detect

try_80486:

  call cpu_80486
  cmp ax, 0
  jz Pent_CPU

  mov _cpu_model, 4
  jmp end_of_detect

Pent_CPU:

  mov _cpu_model, 5

  .386
  pusha

  mov eax, 00h
  CPU_ID

  mov dword ptr _vendor_id_msg, ebx
  mov dword ptr _vendor_id_msg[+4], edx
  mov dword ptr _vendor_id_msg[+8], ecx

  cmp eax, 1
  jl end_of_detect
  
  mov eax, 1
  CPU_ID

  mov _cpu_signature, eax
  mov _features_ebx, ebx
  mov _features_edx, edx
  mov _features_ecx, ecx

  popa

end_of_detect:
  
  .8086
  ret

_get_cpu_model endp

; ============================================
; cpu_8086
; ============================================
cpu_8086 proc
  pushf
  pop ax
  mov cx, ax
  and ax, 0fffh
  push ax
  popf
  pushf
  pop ax
  and ax, 0f000h

  cmp ax, 0f000h
  je is_8086

  mov ax, 0
  ret

is_8086:
  mov ax, 1
  ret

cpu_8086 endp

; ============================================
; cpu_80286
; ============================================
  .286
cpu_80286 proc

  mov ax, 0f000h
  push ax
  popf
  pushf
  pop ax
  and ax, 0f000h
  jz is_80286

  mov ax, 0
  ret

is_80286:
  mov ax, 1
  ret

cpu_80286 endp

; ============================================
; cpu_80386
; ============================================
  .386
cpu_80386 proc
  pushfd
  pop eax
  mov ecx, eax
  xor eax, 40000h
  push eax
  popfd
  pushfd
  pop eax
  xor eax, ecx
  jz is_80386

  mov ax, 0
  ret

is_80386:
  push ecx
  popfd

  mov ax, 1
  ret

cpu_80386 endp

; ============================================
; cpu_80486
; ============================================
cpu_80486 proc
  pushfd
  pop eax
  mov ecx, eax

  xor eax, 200000h
  push eax
  popfd
  pushfd
  pop eax
  xor eax, ecx
  je is_80486

  mov ax, 0
  ret

is_80486:

  mov ax, 1
  ret

cpu_80486 endp
  end

Данный файл был оттранслирован при помощи пакетного файла, представленного в листинге 1.5.

Листинг 1.5. Файл cpuinfo\mk.bat

masm /Zi askcpu.asm,,,,

Главный файл программы приведен в листинге 1.6.

Листинг 1.6. Файл cpuinfo\cpuinfo.c

// =====================================================
// Определение типа процессора
//
// (C) Фролов А.В, 1997
//
// E-mail: frolov@glas.apc.org
// WWW:    http://www.glasnet.ru/~frolov
//            или
//         http://www.dials.ccas.ru/frolov
// =====================================================
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
#include <stdlib.h>
#include <memory.h>
               
extern void GET_CPU_MODEL(void);
extern char VENDOR_ID_MSG[12];
extern char CPU_MODEL;
extern long CPU_SIGNATURE;
extern long FEATURES_ECX;
extern long FEATURES_EDX;
extern long FEATURES_EBX;

int main(void)
{         
  char buf[128];
  printf("*CPU Information*, (C) A. Frolov, 1997\n\n");

  GET_CPU_MODEL();
  
  printf("CPU model: %d\n", (unsigned)CPU_MODEL);
  
  if(CPU_MODEL >= 5)
  {
    memcpy(buf, VENDOR_ID_MSG, 12);
    buf[12] = 0;
    printf("Vendor ID: %s\n\n", buf);
  
    printf("CPU Signature    %08.8X\n", CPU_SIGNATURE);
    printf("CPU Feature EDX  %08.8X\n\n", FEATURES_EDX);
    
    printf("CPU type:     %d\n", 
      (CPU_SIGNATURE & 0x3000) >> 12);

    printf("CPU family:   %d\n", 
      (CPU_SIGNATURE & 0xF00) >> 8);

    printf("CPU model:    %d\n", 
      (CPU_SIGNATURE & 0xF0) >> 4);

    printf("CPU stepping: %d\n\n", CPU_SIGNATURE & 0xF);
    
    if(FEATURES_EDX & 0x1)
      printf("FPU detected\n");

    if(FEATURES_EDX & 0x800000)
      printf("MMX supported\n");
  }

  getch();
  return 0;
}