Assembler

Na úvodní článek o PIO na mikrořadičích Raspberry Pi Pico dnes navážeme. Pokusíme se propojit znalosti o PIO (interní architektura, způsob propojení s mikrořadičem i s GPIO, instrukční soubor) s vlastnostmi MicroPythonu.

Navážeme na článek o vektorových instrukcích na platformě 80×86. Popíšeme si další instrukce MMX, konkrétně všechny aritmetické instrukce, logické instrukce i instrukci, která kombinuje násobení prvků vektorů s jejich součtem.

Dnes se seznámíme s unikátní vlastností Raspberry Pi Pico. Tyto jednodeskové mikropočítače obsahují PIO (Programmable IO), což jsou bloky ovládající vstupně-výstupní piny (GPIO). Ty se chovají jako samostatně programovatelné procesory.

Začneme se seznamovat se SIMD instrukcemi pro platformu 80×86, které jsou souhrnně nazývány, i když ne zcela přesně, vektorové instrukce. První na řadě je technologie MMX.

Práce s hodnotami s plovoucí řádovou čárkou sice může vypadat jednoduše, ovšem není tomu tak, protože se musí pracovat s nekonečny, hodnotami NaN atd. Navíc musí FPU spolupracovat s mikroprocesorem.

Na praktických příkladech si ověříme základní funkce poskytované matematickým koprocesorem Intel 8087, na který navazuje řada čipů 80287 a 80387. Posléze se tyto funkce staly přímo součástí hlavního mikroprocesoru.

Nedílnou součástí prakticky všech procesorů je modul pro operace s plovoucí řádovou čárkou. Na platformě IBM PC se jednalo o řadu matematických koprocesorů označovaných čísly 8087, 80287, 80387 a (nepřesně) 80487.

Seznámíme se s dvěma technologiemi, které byly součástí mikroprocesoru Intel 80386. Tento v několika ohledech přelomový čip totiž kromě dalších vylepšení nabízel možnost stránkování (paging) a nový virtuální režim.

Přechod do chráněného režimu (a zpět) na mikroprocesorech Intel se podobá složitému rituálu. Všechny operace je nutné vykonat v určitém pořadí a naslepo: bez možnosti ladění nebo sledování činnosti PC.

Seznámíme se s vlastnostmi čipů 80286 a 80386, které souvisejí s reálným režimem, nereálným (unreal) režimem a režimem chráněným. Zabývat se budeme cachí s deskriptory segmentů, která se projevuje i v reálném režimu.

Billu Gatesovi se připisuje výrok „640K ought to be enough for anybody“, který ovšem pravděpodobně nikdy neřekl. Na počítačích IBM PC se skutečně dlouhou dobu bojovalo s omezenými možnostmi adresování většího paměťového rozsahu.

Dnes se budeme zabývat těmi novými instrukcemi, které byly přidány do třetí generace mikroprocesorů rodiny 80×86, tj. konkrétně do čipů Intel 80386 (a posléze i Intel 80486). Prozatím se zaměříme především na reálný režim.

Většina příkladů, které jsme si až doposud ukazovali, využívala pouze instrukce a registry dostupné na původních mikroprocesorech 8086 a 8088. Ovšem možnosti instrukčních sad se postupně s příchodem dalších čipů řady x86 rozšiřovaly.

Při programování IBM PC je třeba zajistit volání nějakého podprogramu v pravidelných intervalech. Realizace formou čekacích smyček je většinou nepraktická, proto je výhodnější využít časovač představovaný čipem 8253.

Dnes si ukážeme další možnosti čipu OPL3, zejména použití nových podporovaných tvarů vln (waveform) a taktéž režim propojení čtyř operátorů, které vytvoří jediný kanál.

Ukážeme si ovládání dvojice čipů OPL2 (DualOPL2), jak lze na OPL2 i OPL3 využít polyfonii a taktéž ovládání levého a pravého reproduktoru čipem OPL3, čímž se realizuje triviální stereo.

Po zvukové kartě AdLib s čipem OPL2 se pro platformu PC začaly vydávat i další zvukové karty. Ty přinesly možnost přehrávání zvuků přes D/A převodník, mnohé taktéž měly A/D převodník (nahrávání).

V dnešním článku o tvorbě aplikací na platformě IBM PC si ukážeme, jak lze využít čip OPL2 pro tvorbu složitějších zvuků. Taktéž si popíšeme způsob práce s klávesnicí a ovládání přehrávání zvuků z klávesnice v reálném čase.

Zaměříme se na čip OPL2 (Yamaha YM3812), který umožňoval tvorbu hudby s využitím syntézy založené na frekvenční (správně spíše fázové) modulaci. Na PC se jednalo o přelomový koncept a OPL2 byl použit v mnoha hrách i demech.

Zmíníme se o skromných začátcích rozvoje zvukového subsystému. Tyto počítače se z kanceláří postupně rozšířily i do domácností a společně s vývojem her se i pro ně začaly vyrábět rozličné zvukové karty.

Dokončíme popis blokových a řetězcových instrukcí, které jsou specifickým rysem instrukční sady Intel 8086/8088. Ukážeme si vliv směru přenosu dat a zaměříme se i na problematiku rychlosti provádění blokových operací.

Zaměříme se na specifické instrukce, které byly na mikroprocesorech Intel 8086/8088 podporovány. Bude se v první řadě jednat o instrukce pro BCD aritmetiku a o „řetězcové instrukce“, které jsou pro platformu 8086 typické.

Po popisu grafického subsystému počítačů IBM PC se na chvíli zastavme u instrukční sady mikroprocesorů Intel 8086/8088. Ta je totiž poměrně specifická a navíc i překvapivá v tom, jak dlouho některé instrukce trvají.

Dnes dokončíme popis možností grafické karty VGA. Ukážeme si, jaké operace lze provádět při čtení a při zápisu do obrazové paměti, a to včetně popisu rychlé operace blokového přenosu (BitBLT), kdy lze přenést celých 32 bitů.

Grafické karty EGA a VGA byly postaveny na konceptu takzvaných bitových rovin. To si vyžádalo podporu různých čtecích a zápisových režimů, jež sice komplikovaly programování, ovšem přinesly velmi rychlé přenosy v rámci video RAM.

V dnešním článku dokončíme popis programování karty VGA. Ukážeme si především způsob nakonfigurování slavného režimu X a ve druhé části si vysvětlíme jednu z možností modularizace aplikací psaných v assembleru.

Dnes si popíšeme pokročilejší grafické operace podporované kartou VGA, které dokáží ušetřit práci CPU. Jedná se o horizontální i vertikální scrolling, podporu pro double i tripple buffering a taktéž o režim rozdělené obrazovky.

Po popisu standardních textových i grafických režimů karty VGA se zaměříme na popis režimů nestandardních. Bude se z velké části jednat o různé úpravy grafického režimu 13H s rozlišením 320×200 pixelů a s 256 barvami.

Minule jsme se zaměřili na popis textových režimů karty VGA a dnes si ukážeme základní práci s jejími standardními grafickými režimy. Zmíníme se i o programování DAC (což je na VGA novinka) a slavném grafickém režim 13H.

Mezníkem ve vývoji platformy PC byl rok 1987, protože právě v tomto roce začala být prodávána grafická karta VGA. Umožnila vývoj sofistikovanějších her a později byla kombinace VGA+Intel 80386 použita ve hře Doom.