При нажатии обычной, не управляющей клавиши, программа int09h считывает из порта 60h ее скэн-код нажатия и по таблице трансляции скэн-кодов в коды ASCII формирует двухбайтовый код, старший байт которого содержит скэн-код, а младший код ASCII. При этом если скэн-код характеризует клавишу, то код ASCII определяет закрепленный за ней символ.
Поскольку за каждой клавишей закреплено, как правило, не менее двух символов ("а" и "А", "1" и "!", "2" и "@" и т.д.), то каждому скэн-коду соответствуют, как минимум, два кода ASCII. В процессе трансляции программа int09h анализирует состояние флагов, так что если нажата, например, клавиша Q (скэн-код 10h, код ASCII буквы Q - 51h, а буквы q - 7lh), то формируется двухбайтовый код 1071h, но если клавиша Q нажата при нажатой клавише <Shift> (смена регистра), то результат трансляции составит 1051h. Тот же код 1051h получится, если при нажатии клавиши Q был включен режим <Caps Lock> (заглавные буквы), однако при включенном режиме <Caps Lock> и нажатой клавише <Shift> образуется код 1071h, поскольку в такой ситуации клавиша <Shift> на время нажатия переводит клавиатуру в режим нижнего регистре (строчные буквы).
Полученный в результате трансляции двухбайтовый код засылается программой int09h в кольцевой буфер ввода, который служит для синхронизации процессов ввода данных с клавиатуры и приема их выполняемой компьютером программой. Объем буфера составляет 16 слов, при этом коды символов извлекаются из него в том же порядке, в каком они в него поступали. За состоянием буфера следят два указателя. В хвостовом указателе (слово по адресу 40:lCh) хранится адрес первой свободной ячейки, в головном указателе (40: 1Ah) - адрес самого старого кода, принятого с клавиатуры и еще не востребованного программой. Оба адреса представляют собой смещения относительно начала области данных BIOS, т.е. числа от 1Eh до 3Ch. В начале работы, когда буфер пуст, оба указателя - и хвостовой, и головной, указывают на первую ячейку буфера.
Программа int09h, сформировав двухбайтовый код, помещает его в буфер по адресу, находящемуся в хвостовом указателе, после чего этот адрес увеличивается на 2, указывая опять на первую свободную ячейку. Каждое последующее нажатие на какую-либо клавишу добавляет в буфер очередной двухбайтовый код и смещает хвостовой указатель.
Выполняемая программа, желая получить код нажатой клавиши, должна обратиться для этого к каким-либо системным средствам - функциям ввода с клавиатуры DOS (прерывание 21h) или BIOS (прерывание 16h). Системные программы с помощью драйвера клавиатуры (точнее говоря, объединенного драйвера клавиатуры и экрана, так называемого драйвера консоли с именем CON) считывают из кольцевого буфера содержимое ячейки, адрес которой находится в головном указателе, и увеличивает этот адрес на 2. Таким образом, программный запрос на ввод с клавиатуры фактически выполняет прием кода не с клавиатуры, а из кольцевого буфера.
Хвостовой указатель, перемещаясь по буферу в процессе занесения в него кодов, доходит, наконец, до конца буфера (адрес 40h:3Ch). В этом случае при поступлении очередного кода адрес в указателе не увеличивается, а, наоборот, уменьшается на длину буфера. Тем самым указатель возвращается в начало буфера, затем продолжает перемещаться по буферу до его конца, опять возвращается в начало и так далее по кольцу. Аналогичные манипуляции выполняются и с головным указателем.
Равенство адресов в обоих указателях свидетельствует о том, что буфер пуст. Если при этом программа поставила запрос на ввод символа с клавиатуры, то драйвер консоли будет ждать поступления кода в буфер, после чего этот код будет передан в программу. Если же хвостовой указатель, перемещаясь по буферу в процессе его заполнения, подошел к головному указателю "с обратной стороны" (это произойдет, если оператор нажимает на клавиши, а выполняемая в настоящий момент программа не обращается к клавиатуре), прием новых кодов блокируется, а нажатие на клавиши возбуждает предупреждающие звуковые сигналы.
Если компьютер не выполняет никакой программы, то активной является программа командного процессора COMMAND.COM. Активность COMMAND.COM заключается в том, что он, поставив запрос к DOS на ввод с клавиатуры (с помощью функции 0Ah прерывания 21h) ожидает ввода с клавиатуры очередной команды пользователя. Как только в кольцевом буфере ввода появляется код символа, функция 0Ah переносит его во внутренний буфер DOS, очищая при этом кольцевой буфер ввода, а также выводит символ на экран. При получении кода клавиши <Enter> (0Dh) функция 0Ah завершает свою работу, а командный процессор предполагает, что ввод команды закончен, анализирует содержимое буфера DOS и приступает к выполнению введенной команды. При этом командный процессор работает практически лишь с младшими половинами двухбайтовых кодов символов, именно, с кодами ASCII.
Если компьютер выполняет какую-либо программу, ведущую диалог с оператором, то, как ухе отмечалось, ввод данных с клавиатуры (а точнее из кольцевого буфера ввода) и вывод их на экран с целью эхо контроля организует эта программа, обращаясь непосредственно к драйверу BIOS (int 16h) или к соответствующей функции DOS (int 21h). Может случиться, однако, что выполняемой программе не требуется ввод с клавиатуры, а оператор нажал какие-то клавиши. В этом случае вводимые символы накапливаются (с помощью программы int09h) в кольцевом буфере ввода и, естественно, не отображаются на экране. Так можно ввести до 15 символов. Когда программа завершится, управление будет передано COMMAND. СОМ, который сразу же обнаружит наличие символов в кольцевом буфере, извлечет их оттуда и отобразит на экране. Такой ввод с клавиатуры называют вводом с упреждением.
До сих пор речь шла о символах и кодах ASCII, которым соответствуют определенные клавиши терминала и которые можно отобразить на экране. Это буквы (прописные и строчные), цифры, знаки препинания и специальные знаки, используемые в программах и командных строках, например, |, $, * и др. Однако имеется ряд клавиш, которым не назначены отображаемые на экране символы. Это, например, функциональные клавиши <F1>, <F2>...<F10>; клавиши управления курсором <Home>, <End>, <PgUp>, <PgDn>, <Стрелка вправо>, <Стрелка вниз> и др. При нажатии этих клавиш в кольцевой буфер ввода засылается расширенный код ASCII, в котором младший байт равен нулю, а старший является скэн-кодом нажатой клавиши. Расширенный коды ASCII поступают в буфер ввода и в случае нажатия комбинаций управляющих и функциональных клавиш, например, <Shift>/<FI>, <Ctrl>/<Home> (на дополнительной цифровой клавиатуре), <Alt>/<Insert> и др. В этом случае, однако, в старший байт расширенного кода ASCII помещается уже не скэн-код клавиши, а некоторый код, специально назначенный этой комбинации клавиш. Естественно, этого кода нет среди "обычных" скэн-кодов. Например, клавиша <F1>, скэн-код которой равен 3Bh, может генерировать следующие расширенные коды ASCII:
<F1> ЗB00h <Ctrl>/<F1> 5E00h <Alt>/<F1> 6800h <Shift>/<F1> 5400h
Итак, прерывание, возникающее при нажатии или отпускании любой клавиши, обрабатывается по относительно сложному алгоритму с системным обработчиком, содержащимся в BIOS. Рассмотрим примеры вмешательства в этот процесс. Ниже приведен пример прикладной программы, выполняющей некоторую обработку поступающих с клавиатуры данных еще до активизации системного обработчика.
3. Описание программы
3.1. Описание для пользователя
Приведённая ниже программа осуществляет перехват прерывания от клавиатуры, и производит запись скэн-кодов клавиш и байта флагов клавиатуры в файл с именем « s_code&f.txt ». При этом фиксируются только нажатия клавиш. Запись происходит при каждом шестнадцатом нажатии клавиши. Это сделано, во-первых, для уменьшения вероятности потери «ценных» нажатий при экстренном выключении компьютера, во-вторых, для экономии оперативной памяти, в-третьих, для сохранения нормальной работоспособности компьютера. Файл « s_code&f.txt » создаётся в родительском каталоге программы. Если при инсталляции файл уже существует, то программа, автоматически, запишет в конец текущую дату и время, после этого будет осуществляться запись скэн-кодов и флагов в обычном режиме после даты и времени. Программа является резидентной. После того как она будет успешно инсталлирована, на экране появится соответствующая надпись “Program installed”. В ней предусмотрена защита от повторной установки. Таким образом одновременно в оперативной памяти компьютера не может находится больше одной копии программы, что практически сводит к нулю шансы не корректной работы. При попытке запустить программу после того как она уже была инсталлирована, на экране появится соответствующая надпись “Program already installed”. Также эту программу можно выгрузить из оперативной памяти после того как потребность в ней отпадёт. Для этого следует запустить программу с ключом “off”, т.е. в командной строке написать <имя программы> off . После этого вы увидите строку “Program is DIE”, сигнализирующую об успешной выгрузке программы. При этом содержимое буфера будет записано в файл. Таким образом, в файл будут записаны все нажатия клавиш вплоть до выгрузки программы. Если данную программу записать, например, в autoexec.bat, то можно будет проследить время начала работы пользователя и какие кнопки он после этого нажимал.
Данная программа работает только в среде MS-DOS.
Программа пишется в формате СОМ, поэтому в ней предусматривается только один сегмент, с котором связываются сегментные регистры CS и DS; в начале сегмента резервируется 256 байт дня PSP.
Инициализация.
При запуске программы с клавиатуры управление передается (в соответствии с параметром директивы end) на начало процедуры main. Командой jmp сразу же осуществляется переход на секцию инициализации, которая оформлена в виде отдельной процедуры. В секции инициализации подготавливаются условия для работы программы уже в резидентном состоянии.