Memory Map mit Wandervorschlägen

Heute geht es um die Speicherzellen 256 bis 645. Sie entnalten den Stapelspeicher und neben vielen nützlichen Adressen den Tastaturpuffer.

Der Speicherbereich von 256 bis 511 wird von den meisten Home-Computern zur Speicherung von Adressen und Daten bei Programm-Unterbrechungen und -Verzweigungen verwendet. Warum gerade dieser Bereich dafür genommen wird, und wie dieser Speicher funktioniert, können Sie dem Texteinschub »Der Stapelspeicher« entnehmen.

Das von Commodore verwendete Basic benötigt allerdings dafür nur den Bereich von 319 bis 511, so daß die Adressen von 256 bis 318 für verschiedene andere Zwecke genutzt werden.

Adresse 256 bis 266 ($100 bis $10A)

Arbeitsspeicher für Umwandlung von Gleitkomma-Zahlen in ASCII-Werte, auch FAC (Fließkomma-Akku) genannt

Diese 11 Byte werden von einer Routine des Betriebssystems verwendet, um Werte zwischenzuspeichern, die bei der Umwandlung von Gleitkomma-Zahlen in ASCII-Werte oder in Werte der Funktion TI$ anfallen. Eine andere Routine verwendet den Bereich, um Zeichenketten (Strings) zu untersuchen.

Adresse 256 bis 318 ($100 bis $13E)

Arbeitsspeicher für Fehler bei der Eingabe vom Band

Alle Daten, die auf Band gespeichert werden, stehen dort doppelt in zwei identischen Blöcken hintereinander. Beim Laden in den Computer werden beide Blöcke miteinander verglichen, um Fehler zu finden und, wo möglich, sie zu korrigieren.

In diesem Bereich, der übrigens auch bei der Speicherzelle 256 anfängt, aber 63 Byte in Anspruch nimmt, werden beim Laden Angaben gespeichert, aus denen das Betriebssystem erkennen kann, welche Bytes fehlerhaft sind.

Adresse 319 bis 511 ($13F bis $1FF)

Stapelspeicher (Stack) des Mikroprozessors

Die Funktionsweise eines Stapelspeichers, auf englisch »stack«, ist im Texteinschub gleichen Namens erklärt.

Der Stapelspeicher hat prinzipiell die Aufgabe, bei allen Sprüngen oder Unterbrechungen innerhalb eines normalen Programmablaufs alle Adressen und Daten so zu speichern, daß am Ende der Unterbrechung das Programm wieder fortgesetzt werden kann.

Derartige Unterbrechungen und Sprünge treten in Basic bei den Befehlen GOSUB-RETURN und FOR-NEXT auf, genauso wie bei vielen Routinen des Betriebssystems. In Maschinensprache gibt es dafür sogar eigene Befehle. Heimo Ponnath hat sie alle in seinem Assemblerkurs (Folge 7 und 8 im 64'er, Ausgabe 2/85 und 3/85) sehr ausführlich beschrieben.

Da uns hier Basic mehr interessiert, gebe ich Ihnen nur kurz an, was im Stapel gespeichert wird, da der Stapelspeicher nur in Maschinensprache manipuliert werden kann.

Jeder FOR-TO-NEXT-Befehl belegt 18 Byte im Stapelspeicher.

Im ersten Byte steht als Kennung die Zahl 129. Byte 2 und 3 enthalten in Low/High-Byte-Darstellung einen Zeiger auf die Adresse, in der die durch das FOR definierte Schleifen-Variable (zum Beispiel K in FOR K = 0 TO 3) gespeichert ist. Die nächsten 5 Byte sind für den Gleitkommawert von STEP reserviert, das Byte danach für das Vorzeichen von STEP. Danach folgt der Gleitkommawert von TO mit 5 Byte und in zwei weiteren Byte die Nummer derjenigen Zeile, auf die nach dem NEXT zurückgesprungen wird. In den letzten beiden Byte schließlich steht ein Zeiger auf der Adresse, in der das nächste Zeichen steht, welches nach Beendigung der FOR-TO-NEXT-Schleife gelesen werden muß.

Ein GOSUB-Befehl belegt 5 Byte im Stapelspeicher. Byte 1 enthält die Kennzahl 141. Ihr folgen zwei Byte für die Nummer der Zeile, auf die nach RETURN zurückgesprungen wird. Die letzten beiden Byte enthalten wieder einen Zeiger auf die Adresse, in der das nächste Zeichen steht, mit dem nach RETURN das Programm fortgesetzt wird.

Der Basic-Befehl DEF zur freien Definition von Funktionen belegt ebenfalls 5 Byte im Stapelspeicher. Ihre Verteilung ist dieselbe wie von GOSUB, mit dem einzigen Unterschied, daß statt der ersten Kennzahl irgendein anderer Wert verwendet wird, der aber keine Bedeutung hat.

Wenn so viele FOR…NEXT-Schleifen oder GOSUB-Sprünge gleichzeitig im Programm vorkommen, daß der Stapelspeicher voll wird, steigt das Programm mit OUT OF MEMORY aus.

Adresse 512 bis 600 ($200 bis $258)

Eingabespeicher von Basic

Wenn Sie Zeichen, zum Beispiel einen Befehl oder eine Programmzeile, eingeben und mit der RETURN-Taste abschließen, werden diese Zeichen in diesen Speicherbereich von 512 bis 600 gebracht. Seine Länge von 89 Byte entspricht der Länge einer logischen Zeile des VC 20 (88 Zeichen) plus einer Abschluß-Null. Die logische Zeilenlänge des C 64 von 80 Zeichen füllt den Speicherbereich nicht ganz aus, aber das Betriebssystem des C 64 ist nicht geändert worden.

Nach RETURN sucht der Computer diesen Eingabespeicher nach Gänsefüße, Komma und nach der Zahl für Zeilenende ab. Dann wandelt der Computer die gespeicherten Zeichen in für ihn lesbare Zahlen (Token und ASCII-Werte) um und fügt am Anhang die Zeilennummer und die Anschluß-Adresse (Link) der nächsten Zeile, am Ende die Abschluß-Null hinzu. Wenn eine Zeilennummer vorhanden ist, kommt alles in den Programmspeicher. Fehlt sie jedoch, dann wird die ganze Anweisung sofort ausgeführt (Direktmodus).

Eine detaillierte Beschreibung dieses Eingabe- und Umwandlungsvorganges gab Christoph Sauer im 3. Teil seines Kurses »Der gläserne VC 20« im 64’er, Ausgabe 11/84 ab Seite 126.

Dieser Speicherbereich wird auch von den Befehlen INPUT und GET benutzt, um die Eingabedaten aufzunehmen. Das erklärt übrigens, warum diese beiden Befehle nur innerhalb einer Programmzeile und nicht im Direktmodus verwendet werden können. Sie verwenden ja denselben Speicherplatz, der vom Direkt-(Eingabe-)Modus verwendet wird.

Es erklärt außerdem, warum eine von INPUT geforderte Eingabe maximal 88 Zeichen lang sein darf.

Adresse 601 bis 630 ($259 bis $276)

Tabellen für File-Nummern, Geräte-Nummern und Sekundär-Adressen von eröffneten Dateien

Bei der Besprechung der Speicherzelle 152 im 64’er, Ausgabe 6/85, Seite 122/123, habe ich diesen Speicherbereich bereits erwähnt. Ich habe damals gesagt und gezeigt, daß die Zelle 152 über die Anzahl der eröffneten Dateien (Files) Buch führt, die Tabellen in 601 bis 630 dagegen darüber, welche File-Nummern, Geräte-Nummern und Sekundär-Adressen jeder eröffneten Datei zugeordnet ist. Wer sich nochmals über diese Begriffe orientieren will, den verweise ich auf Teil 11 dieses Kurses (64’er, Ausgabe 10/85, Seite 134/135).

Der Speicherbereich von 601 bis 630 ist in drei Blöcke unterteilt.

In jeder Tabelle können also maximal 10 Byte stehen. Sie haben folgende Zusammensetzung:

Die drei Angaben über eine eröffnete Datei stehen in den Tabellen jeweils am gleichen Platz. Wenn also die Datei Nummer 5 als dritte Datei eröffnet worden ist, steht eine 5 in Zelle 603, ihre Gerätenummer in Zelle 613, die Sekundär-Adresse entsprechend in Zelle 623.

Immer wenn eine neue Datei eröffnet wird, kommen diese Angaben auf die nächsten Plätze der Tabellen und der Inhalt der Speicherzelle 152 wird um 1 erhöht. Wird dagegen eine Datei geschlossen, dann rücken alle Angaben dahinter um eine Stelle zurück.

In diesen Tabellen kann nachgesehen werden, mit welchen Parametern Dateien eröffnet worden sind. Eine sehr interessante Anwendung, die den Vorschlag der beiden Autoren hier zitieren,wurde veröffentlicht [2].

Eine Änderung der Filenummern in Tabelle 601 bis 610 ist nicht empfehlenswert, um Verwechslungen zu vermeiden.

Mit dem folgenden kleinen Programm, welches bei einer eröffneten Datei die Geräte-Nummer in Tabelle 611 bis 620 ändert, kann zwischen einem Drucker mit Geräte-Nummer 4 und einem Plotter mit Geräte-Nummer 6 umgeschaltet werden.

10 OPEN 4,4,0
20 POKE611,6: PRINT#4,"PLOTTER"
30 POKE 611,4: PRINT#4, "DRUCKER"

Ähnliches ist mit den Sekundär-Adressen möglich. Dabei muß man allerdings wissen, daß die Sekundär-Adressen nicht so wie sie sind in der Tabelle 621 bis 630 gespeichert werden, sondern mit »OR 96« verknüpft. Dasselbe müssen wir auch machen:

10 OPEN 3,4,0
20 POKE 621,0 OR96:PRINT#3,"GRAFIKMODUS"
30 POKE 621,7 OR96:PRINT#3,"TEXTMODUS"

Mit dieser Methode können Sie sich das Öffnen und Schließen vieler Dateien ersparen.

Adresse 631 bis 640 ($277 bis $280)

Tastaturpuffer

Bei der Behandlung der Speicherzelle 203 in Ausgabe 11/85 habe ich die Codezahlen beschrieben, die bei Drücken einer der 64 Tasten erzeugt werden. In der letzten Ausgabe (12/85) bei den Speicherzellen 245/246 haben wir gesehen, wie aus diesen Tastencodes der ASCII-Code für die verschiedenen Zeichen einer Taste umgerechnet wird.

Hier nun im Tastaturpuffer landen diese umgerechneten ASCII-Werte. Wenn Sie den Kurs schon länger verfolgen, ist Ihnen das auch nicht neu, denn in Ausgabe 7/85 habe ich die Wirkungsweise des Tastaturpuffers bei der »Dynamischen Tastenabfrage« sozusagen im Vorgriff, ausführlich erklärt.

Zur Erinnerung sei gesagt, daß im Tastaturpuffer alle Zeichen zwischengespeichert werden, die während eines Programmlaufes eingegeben und nicht sofort vom Betriebssystem verarbeitet werden können. Sobald der Computer sich im Eingabe-Modus befindet — nach Programmende oder bei INPUT- und GET-Befehlen, werden die Zeichen in der Reihenfolge ihrer Eingabe herausgeholt und verwendet.

Der Tastaturpuffer ist 10 Byte lang. In Speicherzelle 198 steht, wieviele Zeichen sich im Puffer befinden.

Als Ergänzung zu den Beispielen der dynamischen Tastenabfrage im 64'er, Ausgabe 7/85 zeige ich Ihnen im Texteinschub »Programme, die sich selbst verändern« noch ein paar andere Anwendungen.

Adresse 641 bis 642 ($281 bis $282)

Zeiger auf den Anfang des Programmspeichers

Wenn der Computer eingeschaltet wird oder wenn mit einer Reset-Taste beziehungsweise mit SYS58260 (VC 20: SYS 58232) ein Kaltstart ausgelöst wird, setzt das Betriebssystem diesen Zeiger auf die Adresse des ersten freien RAM-Speicherplatzes.

Beim C 64 ist dies die Adresse 2048. Beim VC 20 hängt sie von der Speichererweiterung ab; ohne Erweiterung ist es 4096, mit einer 3-KByte-Erweiterung dagegen 1024, mit 8 KByte oder mehr ist die Adresse 4608.

Dieser Zeiger wird vom Basic-Übersetzer in die Speicherzelle 43 übernommen und nur von dort weiter verwendet.

Adresse 643 bis 644 ($282 bis $283)

Zeiger auf das Ende des Programmspeichers

Dieser Zeiger ist der Zwilling zu dem anderen Zeiger in 641/ 642. Er wird vom Betriebssystem auf die Adresse gesetzt, welche beim Kaltstart beziehungsweise der dabei durchgeführten Prüfung des Speichers den letzten verfügbaren RAM-Speicherplatz angibt. Beim C 64 ist diese Adresse normalerweise 40960 ($A000), beim VC 20 ohne Erweiterung 7680.

Dieser Zeiger wird vom Basic-Übersetzer in die Speicherzelle 55 übernommen.

Adresse 645 ($285)

Flagge für Ein- und Ausschalten der IEEE-488-Karte

Diese Speicherzelle ist etwas mysteriös. Sie kommt im ganzen Betriebssystem nur ein einziges Mal zum Einsatz und zwar als Flagge beim Betrieb der sogenannten IEEE-488-Interface-Karte. Wenn diese Flagge gesetzt ist, wartet der Computer 64 Millisekunden lang, ob er von einem angeschlossenen Gerät angesprochen wird. Wenn kein Signal kommt, gibt er ein Fehlersignal aus.

Zahlen in der Zelle 645, die kleiner als 128 sind, bedeuten Flagge gesetzt, größer als 128 löschen sie die Flagge.

Das nächste Mal machen wir mit mehreren interessanten Speicherzellen für Schriftfarbe und Tastatursteuerung weiter.

Literatur
[1] Sheldon Leemon
Mapping the C 64
COMPUTE! Publications 1984
[2] Hannes Rügheimer,
Christian Spanik
C 64 PEEK + POKE Adreßbuch
CHIP-Special
[3] Russ Davies
Mapping the VIC
COMPUTE! Publications 1984