; Работа студента группы 2084/3
; Макаренко Антона
; по курсу ЦВМ

; Программа, производит переход в Protrcted Mode,
; перепрограмирует контроллер прерываний и производит
; перехват прерывания от клавиатуры.

; Макрос преобразования смещения из 32-х битного сегмента в 16-битную переменную
so equ small offset

.386p

; Сегмент Real Mode, 16 бит
RM_seg segment para public "CODE" use16
	assume cs: RM_seg, ds: PM_seg, ss: Stack_seg
start:
; Очистить экран
	mov	ax, 3
	int	10h
; Подготовить сегментные регистры
	push	PM_seg
	pop	ds
; Проверить режим (PM или нет)
	mov	eax, cr0
	test	al, 1
	jz	no_V86
; Если уже в PM - сообщить об ошибке и выйти
	mov	dx, so v86_msg
err_exit:
	mov	ah, 9
	int	21h
	mov	ah, 4Ch
	int	21h
; Проверить на присутствие Windows
no_V86:
	mov	ax, 1600h
	int	2Fh
	test	al, al
	jz	no_Windows
; Если под Wondows - сообщить и выйти
	mov	dx, so win_msg
	jmp	short err_exit
; *****************************************
; Все впорядке, начать выполнение программы
no_Windows:
; Вычислить базы для всех используемых дескрипторов сегментов
	xor	eax, eax
	mov	ax, RM_seg			; Базой 16bitCS будет RM_seg
	shl	eax, 4
	mov	word ptr GDT_16bitCS+2, ax	; биты 15-0
	shr	eax, 16
	mov	byte ptr GDT_16bitCS+4, al	; биты 23-16
	mov	ax, PM_seg
	shl	eax, 4
	mov	word ptr GDT_32bitCS+2, ax	; Базой всех 32bit* будет
	mov	word ptr GDT_32bitSS+2, ax	; PM_seg
	mov	word ptr GDT_32bitDS+2, ax
	shr	eax, 16
	mov	byte ptr GDT_32bitCS+4, al
	mov	byte ptr GDT_32bitSS+4, al
	mov	byte ptr GDT_32bitDS+4, al
; Вычислить линейный адрес GDT
	xor	eax, eax
	mov	ax, PM_seg
	shl	eax, 4
	push	eax
	add	eax, offset GDT
	mov	dword ptr gdtr+2, eax
; Загрузить GDT
	lgdt	fword ptr gdtr
; Вычислить линейный адрес IDT
	pop	eax
	add	eax, offset IDT
	mov	dword ptr idtr+2, eax
; Загрузить IDT
	lidt	fword ptr idtr
; Т.к. собираемся работать с 32-х битной памятью - открыть A20
	in	al, 70h
	or	al, 2
	out	92h, al
; Отключить прерывания
	cli
; Отключить немаскируемые прерывания (NMI)
	in	al, 70h
	or	al, 80h
	out	70h, al
; Перейти в защищенный режим
	mov	eax, cr0
	or	al, 1
	mov	cr0, eax
; Загрузить SEL_32bitCS в CS
		db 66h			; Префикс преобразования разрядности
		db 0EAh			; Дальний переход
		dd offset PM_entry
		dw Sel_32bitCS
RM_return:
; Перейти в Real Mode
	mov	eax, cr0
	and	al, 0FEh
	mov	cr0, eax
; Сбросить очередь и загрузить CS реальным числом
		db 0EAh
		dw $+4
		dw RM_seg
; Установить регистры для работы в реальном режиме
	mov	ax, PM_seg
	mov	ds, ax
	mov	es, ax
	mov	ax, Stack_seg
	mov	bx, stack_l
	mov	ss, ax
	mov	sp, bx
; Загрузить IDTR для RM
	mov	ax, PM_seg
	mov	ds, ax
	lidt	fword ptr idtr_real
; Разрешить NMI
	in	al, 70h
	and	al, 07Fh
	out	70h, al
; Разрешить прерывания
	sti
; и выйти
	mov	ah, 4Ch
	int	21h
RM_seg	ends

; 32-х битный сегмент
PM_seg segment para "CODE" use32
	assume cs: PM_seg
; Таблица GDT и IDT д.б. выровнены, поэтому размещаются в начале сегмента
GDT	label	byte
		db	8 dup(0)
; 32-x битный 4-х Гб сегмент с базой =0
GTD_flatDS	db	0FFh,0FFh,0,0,0,10010010b,11001111b,0
; 16-и битный 64-х Кб сегмент кода с базой RM_seg
GDT_16bitCS	db	0FFh,0FFh,0,0,0,10011010b,0,0
; 32-x битный 4-х Гб сегмент кода с базой PM_seg
GDT_32bitCS	db	0FFh,0FFh,0,0,0,10011010b,11001111b,0
; 32-x битный 4-х Гб сегмент данных с базой PM_seg
GDT_32bitDS	db	0FFh,0FFh,0,0,0,10010010b,11001111b,0
; 32-x битный 4-х Гб сегмент данных с базой Stack_seg
GDT_32bitSS	db	0FFh,0FFh,0,0,0,10010010b,11001111b,0
gdt_size = $-GDT
gdtr	dw	gdt_size-1	; Предел GDT
	dd	?		; Линейный адрес GDT
; Названия селекторов
SEL_flatDS	equ	001000b
SEL_16bitCS	equ	010000b
SEL_32bitCS	equ	011000b
SEL_32bitDS	equ	100000b
SEL_32bitSS	equ	101000b

; Таблица дескрипторов прерываний IDT
IDT	label	byte
; Все дескрипторы имеют тип 0Eh - 32-х битный шлюз прерывания
; INT 00-07
		dw	8 dup(so int_handler, SEL_32bitCS, 8E00h,0)
; INT 08(irq0)
		dw	so irq0_7_handler,SEL_32bitCS,8E00h,0
; INT 09(irq1)
		dw	so irq1_handler,SEL_32bitCS,8E00h,0
; INT 0Ah-0Fh (IRQ2-IRQ8)
		dw	6 dup(so irq0_7_handler,SEL_32bitCS,8E00h,0)
; INT 10h-6Fh
		dw	97 dup(so int_handler,SEL_32bitCS,8E00h,0)
; INT 70h-78h (IRQ8-IRQ15)
		dw	8 dup(so irq8_15_handler,SEL_32bitCS,8E00h,0)
; INT 79h-FFh
		dw	135 dup(so int_handler,SEL_32bitCS,8E00h,0)
idt_size = $-IDT
idtr		dw	idt_size-1	; Предел IDT
		dd	?		; Линейный адрес начала IDT
; Содержимое регистра IDTR в реальном режиме
idtr_real	dw	3FFh,0,0

; Сообщения об ошибках при старте
v86_msg		db	"Процессор в режиме v86 - нельзя переключиться в PM$"
win_msg		db	"Программа на может бать запущена из под Windows$"

; Таблица для перевода OE скан-кодов в ASCII
scan2ascii	db	0,1Bh,'1','2','3','4','5','6','7','8','9','0','-','=',8
screen_addr	dd	0		; Текущая позиция на экране

; Точка входа в 32-х битный защищенный режим
PM_entry:
; Установить 32-х битный стек и другие регистры
	mov	ax, SEL_flatDS
	mov	ds, ax
	mov	es, ax
	mov	ax, SEL_32bitSS
	mov	ebx, stack_l
	mov	ss, ax
	mov	esp, ebx
; Разрешить прерывания
	sti
; и войти в вечный цикл
	jmp short $

;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
;! Обработчики прерываний                        !
;! Многие не корректны - нельзя допускать ошибок !
;!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

; Обработчик обычного прерывания
int_handler:
	iretd
; Обработчик аппаратного прерывания IRQ0-IRQ7
irq0_7_handler:
	push	eax
	mov	al, 20h
	out	20h, al
	pop	eax
	iretd
; Обработчик аппаратного прерывания IRQ8-IRQ15
irq8_15_handler:
	push	eax
	mov	al, 20h
	out	0A1h, al
	pop	eax
	iretd
; Обработчик IRQ1 - прерывание от клавиатуры
irq1_handler:
	push	eax		; Это аппаратное прерывание - 
	push	ebx		; сохранить регистры
	push	es
	push	ds
	in	al, 60h			; Прочитать скан-код нажатой клавиши
	cmp	al, 0Eh			; Если он больше, чем обслуживаемый
	ja	skip_translate		; нами, - не обрабатывать
	cmp	al, 1			; Если это ESC,
	je	esc_pressed		; выйти в реальный режим
	mov	bx, SEL_32bitDS		; Иначе:
	mov	ds, bx			; DS:EBX - таблица для перевода
	mov	ebx, offset scan2ascii	; скан-кода в ASCII
	xlatb				; Преобразовать
	mov	bx, SEL_flatDS
	mov	es, bx			; ES:EBX - адрес текущей
	mov	ebx, screen_addr	; Позиции на экране
	cmp	al, 8			; Если нажата BkSpace
	je	bs_pressed		; на соответствующий обработчик
	mov	es:[ebx+0B8000h], al	; иначе послать символ на экран
	add	dword ptr screen_addr, 2; Увеличить адрес позиции на 2
	jmp 	short skip_translate
bs_pressed:				; Нажат BkSpace:
	mov	al,' '			; Вывести пробел
	sub	ebx, 2			; в позиции предыдущего символа
	mov	es:[ebx+0B8000h], al
	mov	screen_addr, ebx	; и сохранить адрес передыд символа,
					; как текущий
skip_translate:
; Разрешить работу клавиатуры
	in	al, 61h
	or	al, 80h
	out	61h, al
; Послать EOI контроллеру прерываний
	mov	al, 20h
	out	20h, al
; Восстановить регистры и выйти
	pop	ds
	pop	es
	pop	ebx
	pop	eax
	iretd

; *******************	
; Нажата ESC
esc_pressed:
; Разрешить работу клавиатуры, послать EOI и восстановить регистры
	in	al, 61h
	or	al, 80h
	out	61h, al
	mov	al, 20h
	out	20h, al
	pop	ds
	pop	es
	pop	ebx
	pop	eax
; Вернуться в реальный режим
	cli
		db	0EAh
		dd	offset RM_return
		dw	SEL_16bitCS
PM_seg	ends

; Сегмент стека, используется как 16-битный в 16-битной части программы и как
; 32-х битный (через селектор SEL_32bitSS) в 32-х битной части
Stack_seg segment para stack "STACK"
stack_start	db	100h dup(?)
stack_l = $-stack_start		; Длина стека для инициализации ESP
Stack_seg	ends
	end	start