# IM2 Interrupt Handlers — Design Document **Status: Phase 1 (2026-07-06), Phase 2a CTC (2026-07-07), Phase 2b CBL (2026-07-07, редизайн на callback без кольца — см. ниже) РЕАЛИЗОВАНЫ** (libc/irq: irq_install/irq_remove + трамплин, irq_ctc_install/remove; libc/cbl: cbl_open/close/push_otir/push_accel + fill-callback; тесты tests/irqtest, tests/cbltest, tests/cblwav, tests/cblstream). Callback-редизайн **verified в MAME 2026-07-07**: все три CBL-теста (cbltest — матрица 64 комбинации; cblwav — banked-стрим, голос слышен; cblstream — собственное кольцо приложения) работают. ## Результаты verification (2026-07-06, по docs/samples и исходникам MAME) Первая версия зависала на первом же прерывании после irq_install. Причины и проверенные факты: - **DSS работает в IM 1** (обработчик на 0x0038). I=0x3F — наследие Spectrum ROM, НЕ признак IM 2-таблицы. Доказательства: `docs/samples/sprinterIntLib.asm` (intRestoreDefaultInterrupt: `ld i,a` + `im 1` безусловно, «обязательно перед функциями дос и биос») и `docs/samples/SIO_CTC_KEY.asm` (выход: `LD I,A` + `IM 1`). Чтение «таблицы DSS» по [I<<8+0xFF] давало мусор (0x00BF) и было причиной зависания. Фикс: чейн из трамплина ВСЕГДА на 0x0038 (jp с interrupted-PC на стеке = имитация RST 38); irq_remove всегда восстанавливает IM 1 (I — только регистр). - **CBL-фильтр по биту 7 порта 0xFE убран из трамплина**: в MAME при выключенном CBL бит 7 всегда = 1 (sprinter.cpp kbd_fe_r: `data |= 0xE0`), и каждое кадровое прерывание ложно классифицировалось как CBL — user-handler не вызывался бы никогда. Признак «#fe.bit7=1» (sprinterIntLib.asm) имеет смысл только при активном CBL — вернуть в Phase 2 вместе с поддержкой CBL. - **Порт 0x19 = SIO-A RR0 (Z84C015), бит 0 = «Rx Character Available»** — семантика клавиатурного пробника верна (подтверждено sprinterIntLib.asm: `in a,(COM_A); bit 0,a; Z → кадровое`). - **Вектора встроенной периферии Z84C015**: SIO — 0x10..0x1E, CTC — 0x06 (базовые вектора задаются записью в WR2 SIO-B / CTC ch0). Штатно их прерывания выключены (сэмплы включают/выключают их сами); наша заливка 257×H перехватывает любой вектор на трамплин, а чейн на 0x0038 безопасен для любого источника. - Внешний вектор действительно 0xFF (MAME sprinter.cpp: `set_irq_acknowledge_callback` → 0xff). Отличия реализации от плана ниже: - **отдельный `--memory im2` НЕ понадобился**: таблица — статический буфер 513 Б в BSS с выравниванием в рантайме; т.к. внешний вектор — только 0xFF, значимы лишь байты [0xFF]/[0x100], и 3-байтовый `jp _irq_tramp` лежит ВНУТРИ таблицы по смещению H (H = старший байт её адреса, < 0xC0 — не пересекается). Никаких linker-областей и правок crt0; - работает в tiny/big (код и данные в W2); в small/huge irq_install возвращает EINVAL (проверка адресов трамплина/буфера); - **чейн к DSS — ВСЕГДА и всегда на 0x0038** (и клавиатура, и кадр): не нужно знать, что DSS делает в своём ISR — SYSTIME/клавиатура/мышь живут. User-handler зовётся только на кадровых (фильтр: бит 0 порта 0x19 → мимо); финальный jp — SMC-операнд; - W3-порт в трамплине НЕ сохраняется: gfx держит DI на время свопов, а user-handler'у banking запрещён; DSS свои окна сохраняет сам; - irq_remove вешается на atexit (выход без снятия = IM 2/I указывают в память умершего процесса = крах шелла); восстановление — всегда IM 1. ## Phase 2a — CTC-таймер (РЕАЛИЗОВАН 2026-07-07) `irq_ctc_install(handler, div2, div3)` / `irq_ctc_remove()` — вектор 0x06, ОТДЕЛЬНЫЙ от кадрового 0xFF (решает проблему «кадр и клавиатура неразличимы»). Механика (по docs/samples/sprinterIntLib.asm и SIO_CTC_KEY.asm): - CTC Z84C015: канал 2 тактируется видеотактом **875 кГц (1 тик = 1 знакоместо)** и работает делителем; канал 3 считает от канала 2 и прерывает. f = 875000/(div2*div3), div 0 = 256; - пресет IRQ_CTC_VSYNC_DIV2/3 = 112×160 (2 пикс. линии × 160 = 320 линий) — точное начало кадра ~48.8 Гц; - порты: CH0=0x10, CH2=0x12, CH3=0x13; control-слова 0x57 (ch2: counter, int off) / 0xD7 (ch3: counter, int on); базовый вектор блока пишется в CH0 (0 → вектор ch3 = 0x06); стоп = 0x03 (reset); - **RETI обязателен** в CTC-трамплине: daisy chain Z84C015 снимает IUS только по опкоду RETI — с RET следующее прерывание не придёт; - CTC-путь НЕ чейнится к DSS (личное прерывание); кадровые/клавиатурные 0xFF идут своим путём параллельно; - общая IM2-таблица под счётчиком ссылок (_irq_table.c): кадровый и CTC-хендлеры ставятся/снимаются независимо, последний возвращает I/IM 1; atexit-уборка глушит CTC ОБЯЗАТЕЛЬНО (иначе после выхода прерывания кГц-частоты душат шелл). ## Phase 2b — CBL/COVOX audio (РЕАЛИЗОВАН 2026-07-07, редизайн без кольца) `libc/include/cbl.h`: `cbl_open(freq_code, fmt, pump_mode, underrun_mode, fill)` / `cbl_close()` / `cbl_push_otir(src,n)` / `cbl_push_accel(src,n)` / `cbl_requests()` / `cbl_underruns()`. По `docs/samples/Пример для CBL.asm`, разделу «Звук через COVOX-Blaster» в `docs/converted/Forum.txt`, официальной документации "5.3 COVOX-Blaster" (see below) и `docs/converted/accel_r.txt`: **Архитектурный редизайн (2026-07-07)**: у CBL УЖЕ ЕСТЬ собственный аппаратный буфер 256 Б, разбитый на ДВЕ половины по 128 Б (double buffering целиком на стороне железа — см. официальную доку: "Блок ОЗУ 256 байт условно разбит на две банки по 128 байт, и бит 7 порта #FE указывает какая из банок ОЗУ выводится в ЦАП... используется программой вывода для определения, нужно ли подгружать следующие 128 байт"). Держать ЕЩЁ ОДНО кольцо в libc поверх этого — лишний второй буфер и лишняя копия. Библиотека теперь НЕ хранит кольца: при cbl_open() регистрируется callback `fill(n)`, который ISR вызывает НАПРЯМУЮ, а callback сам пропихивает n байт ИЗ ДАННЫХ ПРИЛОЖЕНИЯ (статический массив, банковая EMM-страница, файл — что угодно) прямо в CBL через `cbl_push_otir()`/`cbl_push_accel()` — без промежуточной копии в libc. Пример из офиц. документации делает ровно это: `OUTI` читает прямо из HL, указывающего в банковую страницу с WAV-данными, без всякого стейджинга. `fill(n)` вызывается ИЗ ISR — ОБЯЗАН быть быстрым: никаких ESTEX/BIOS/gfx-вызовов (тот же констрейнт, что у `irq_install()`- хендлера). В частности, диск (read() — ESTEX) читать из fill() НЕЛЬЗЯ — см. tests/cblstream ниже, где под это заведено собственное кольцо уровня приложения. Возвращает ненулевое при успехе, 0 — недолив. - **Control-порт 0x004E — 16-битный** (`ld bc,#0x004E` / `out (c),a`, не 8-битный `out (n),a`). Биты: 7 = CBL on, 6 = stereo, 5 = 16-bit, 4 = interrupt enable, 3..0 = код частоты (8=7.8125 кГц…F=109.375 кГц, 0/1 — legacy-режим без сэмплирования). `cbl_open` шлёт `0x90|fmt|freq` (on + int + формат + частота) под DI, `cbl_close` шлёт `0`. - **Формат — CBL_FMT_MONO8/MONO16/STEREO8/STEREO16** (2026-07-07): биты 5(16-бит)/6(stereo) напрямую соответствуют константам, можно OR'ить с freq. Блок запроса — 128 Б для 8-бит, 256 Б для 16-бит (НЕ зависит от моно/стерео — см. Forum.txt: «для каждых 128 байт (256 в режиме 16 бит)»); тишина — 0x80 (8-бит unsigned) или 0x0000 (16-бит signed). 8-бит сэмплы центр 0x80, 16-бит центр 0x0000, stereo — чередование L/R. Runtime-размер блока — `_cbl_block` (128 или 256), заполняется в `cbl_open` по fmt. - **Два насоса, выбор — CBL_PUMP_OTIR/CBL_PUMP_ACCEL** (2026-07-07): - **OTIR** (`_cbl_pump_otir`) — блок в порт 0x4F через `otir`; B=младший байт `_cbl_block` (128 остаётся 128, 256 идёт как 0 — Z80 OTIR: B=0 значит 256 итераций). Проверено в MAME (звук слышен, 0 underrun). - **ACCEL** (`_cbl_pump_accel`) — запись через акселератор в спец-страницу EMM 0xFD, замапленную в окно W3 на 0xC000 (Forum.txt: «запись данных в COVOX-Blaster... 128/256 байт с адреса 0xC000»). Последовательность (по accel_r.txt + рабочему прецеденту libc/gfx/_gfx_hfill256.c): `LD D,D` (режим размера блока) → immediate `LD A,n` (SMC-патч, 0 значит 256 — тот же трюк, что и в OTIR) → `LD L,L` (режим "копирование блока") → `LD A,(HL)` / `LD (DE),A` (блочное чтение источника → блочная запись в 0xC000@стр.0xFD) → `LD B,B` (выкл). Акселератор НЕ продвигает HL/DE сам — advance после пересылки делается вручную (`add hl, (block)`). W3 сохраняется/восстанавливается вокруг переключения (как `bank_read`/`bank_write`); доп. DI/EI не нужны — весь насос целиком уже внутри ISR (прерывания замаскированы до EI/RETI трамплина). **Verified в MAME 2026-07-07** — tests/cbltest, все 32 accel-комбинации матрицы прошли без ошибок/underrun. - Общий каприз с CBL-примером из docs/samples: там для установки размера блока акселератора используется `LD C,128` СРАЗУ ЗА `LD D,D` — это противоречит и accel_r.txt («далее следует команда типа LD A,dat»), и нашему же подтверждённому на gfx констрейнту (CLAUDE.md: «block-size ОБЯЗАН быть immediate операндом LD A,n»). Мы взяли ВЕРИФИЦИРОВАННЫЙ вариант (LD A,n), а не пример — вероятно, у автора размер уже был установлен раньше (заметка в accel_r.txt: «если размер блока был установлен ранее, его можно не устанавливать»), и `LD C,128` в примере готовит BC для последующего `ADD HL,BC`, а не для акселератора. - **Data-порт 0x4F** (для OTIR-насоса), блок 128/256 байт. - **Признак запроса блока — бит 7 порта 0xFE — валиден ТОЛЬКО когда CBL реально активен.** При выключенном CBL MAME (`kbd_fe_r`) подтягивает этот бит к 1 всегда (`data |= 0xE0`) — поэтому трамплин проверяет бит 0xFE.7 не напрямую, а через индирекцию `_irq_cbl_hook`: пока `cbl_open` не установил хук, кадровые прерывания даже не читают порт 0xFE (см. Phase 1 — по этой же причине первая версия фильтра была убрана). Официальная документация описывает тот же бит как "старший бит счётчика" адреса аппаратного буфера — по нему же программа определяет, какую половину доливать. - **Насос (`_cbl_pump_otir`/`_cbl_pump_accel`) теперь тривиален**: `_cbl_reqs++; ok = _cbl_fill ? _cbl_fill(_cbl_block) : 0; if (!ok) { _cbl_undr++; ...}`. Обычные (не `__naked`) Си-функции — можно, т.к. трамплин уже сохраняет ВЕСЬ контекст (оба регистровых набора + IX/IY) вокруг вызова хука, что бы функция ни наделала с регистрами. - **Поведение при недоливе — CBL_UNDERRUN_APP/SILENCE** (4-й параметр cbl_open, 2026-07-07): по умолчанию (`APP`, 0) недолив — не забота библиотеки, буфер тишины НЕ аллоцируется вовсе, в CBL доигрывает то, что уже лежало в его аппаратном буфере. `SILENCE` (1) — насос сам пропихивает тишину (`_cbl_silence`, malloc'ится В cbl_open() ТОЛЬКО в этом режиме, размером `_cbl_block`, залит 0x80/0x0000 по формату) — тот же приём, что раньше был жёстко вшит в насос, теперь опционален. `cbl_underruns()` считает недоливы в ОБОИХ режимах — это только диагностика. - **CBL-путь НЕ чейнится к DSS** — личное прерывание CBL, полный сейв контекста (основной набор + теневой AF/BC/DE/HL + IX/IY, т.к. `fill()` может клобберить что угодно) → `EI`/`RETI` напрямую, без 0x0038. - `cbl_open` держит те же анти-повторные гарантии, что и irq/ctc: занятый хук → EBUSY, `atexit(cbl_close)` регистрируется один раз, `_irq_table_ref()`/`_irq_table_unref()` для общей IM2-таблицы. - **tests/cbltest**: полная матрица (2 насоса × 8 форматов × 4 частоты = 64 комбинации) пилообразного тона, ~1 с каждая; `fill_tone()` всегда возвращает 1 (period-64 тон никогда не "кончается") — CBL_UNDERRUN_APP без буфера тишины достаточно. Main не поллит ничего — просто ждёт halt()'ом. OTIR+16-бит (16/64) пропускаются заранее (cbl_open вернул бы EINVAL). - **tests/cblwav**: потоковая речь (78 КБ) с ДИСКЕТЫ через banked EMM (диск слишком медленный для realtime — клип предзагружается в RAM ДО cbl_open). `fill_speech()` делает `bank_read()` из уже загруженной страницы в стейджинг и `cbl_push_otir()` — физические номера страниц кэшированы в массиве ЗАРАНЕЕ (на этапе загрузки, в main-контексте): `mem_get_page()` — BIOS-вызов, сам управляет EI/DI, и звать его ИЗ fill() (то есть из ISR) нельзя — его `ei` при возврате может преждевременно снять маску прерываний, пока мы ещё внутри ISR. - **tests/cblstream**: без banked-предзагрузки — чтение с диска ОДНОВРЕМЕННО с воспроизведением; рассчитан на быстрый носитель (HDD). Единственный из трёх тестов, где приложению НУЖНО собственное кольцо: `read()` — ESTEX-вызов, а `fill()` зовётся из ISR, где ESTEX/BIOS под запретом — поэтому диск читается ТОЛЬКО в main (в кольцо уровня приложения), а `fill_stream()` лишь копирует уже готовые байты и пропихивает `cbl_push_otir()`. НЕ входит в общую сборку (`make`/ `make floppy`) — только `cd tests/cblstream && make run`, свой образ диска. ISA-вектора, цепочки нескольких хендлеров на одном векторе — не реализовано (см. «Phase 2 (когда понадобится)» ниже). **Щелчок перед первым звуком за сессию (2026-07-07, A/B/C-стенд)**: на РЕАЛЬНОМ файле (tests/cblwav, потоковая речь) перед началом воспроизведения был слышен щелчок/призвук. Диагностика через tests/cblwav (banked-стрим с пилой, затем с чистой тишиной вместо речи, в одном запуске) показала: щелчок слышен ТОЛЬКО на первом запуске программы после старта MAME и НЕ зависит от содержимого потока (тон / тишина / речь — одинаково). Проверенное на macOS (`afplay`) воспроизведение исходного speech.pcm — чистое, артефактов в самом файле нет. Разбивка `cbl_open()` на две записи в порт 0x004E (сначала код частоты, потом enable, с паузой) не повлияла — отменена. Вывод: это одноразовый прогрев звуковой подсистемы MAME при первой активации канала CBL за сессию эмулятора, не баг протокола/драйвера; на реальном железе, скорее всего, отсутствует (см. docs/TODO.md). Этот документ собирает всё, что мы знаем о прерываниях Sprinter и план реализации user-задаваемых ISR через Z80 IM 2 mode. Когда возьмёмся за реализацию — читать этот файл, чтобы не повторять research. ## Зачем нужны прерывания - **Timer ISR (50/60 Hz)** — счётчик кадров, плавная анимация без busy-loop, тайминги - **Mouse / keyboard async-обработка** — без polling - **Music playback** — AY-3-8910, COVOX через прерывания - **Real-time games** — input + game logic + render в interrupt-driven архитектуре ## Hardware-факты (из docs/converted) ### Sources of vector 0xFF | Источник | Detect bit | Частота | |---|---|---| | Frame (screen refresh) | (default if none of below) | 50/60 Hz | | Keyboard | port `0x19` (COM_A) bit 0 | event-driven | | CBL/COVOX (sound) | port `0xFE` bit 7 (sample request) | sample-rate-dependent | | Mouse | — (hardware interrupt not wired) | — | | ISA | другой vector (configurable) | depends | Источники: - `docs/converted/Forum.txt:956` — кадровые и клавиатурные прерывания приходят с vector 0xFF; различаются по bit 0 порта 0x19. От мыши прерываний нет - `docs/converted/Forum.txt:758-764` — CBL также vector 0xFF, отличить по bit 7 порта 0xFE - `docs/converted/IvanMak.txt:1086` — `READ_KBD`: IN(0x19), bit 0 = "байт принят"; затем IN(0x18) = data byte; нужно drain FIFO (до 3 байт) - `docs/converted/IvanMak.txt:1471` — ВАЖНОЕ ОГРАНИЧЕНИЕ: vector table + ISR + stack ОБЯЗАНЫ быть в области `0x8000..0xBFFF` (window 2). Иначе BIOS будет отключать прерывания на каждой вызове функции ### Что DSS делает в своём ISR (предположения, требует verification) DSS shell имеет свой IM 2 handler: - Drain'ит keyboard FIFO в свой буфер (читается через ESTEX WAITKEY/SCANKEY) - Возможно обновляет ESTEX SYSTIME ($21) tick counter - Возможно poll'ит mouse (хотя hardware-IRQ от mouse нет — может быть software polling) - Refresh курсора мыши (он же видимый и движется в shell) Без chain'инга к DSS: - Сломается клавиатура (ESTEX kbd functions не получат байты) - Может сломаться SYSTIME counter - Может перестать обновляться mouse cursor ### IM2-трюк Стандартная схема для одиночного ISR address: 1. Аллоцировать **257-байтный** буфер заполненный одинаковым байтом `H` 2. Загрузить `I = H` (например `H=0xA3` → table at `0xA300`, обращения `0xA300..0xA400`) 3. При прерывании CPU читает байт по `(I<<8)|v` и следующий 4. Если оба байта = `H` → ISR address = `(H<<8)|H` = `HHHH` 5. По адресу `HHHH` положить `jp real_isr` Поскольку для нас интересен только vector 0xFF: read bytes at `(0xA3FF)` and `(0xA400)`. Если table заполнена H=0xA3 — оба байта читаются как 0xA3. ISR_ADDR = `0xA3A3`. По адресу 0xA3A3 кладём 3-байтовый `jp _trampoline`. ## Предлагаемый дизайн ### Public API (libc/include/irq.h) ```c typedef void (*isr_t)(void); int irq_install(isr_t handler); /* 0 OK, -1 error (already installed) */ void irq_remove(void); /* Convenience macros — wrap DI/EI when modifying volatile globals * shared between main and ISR. */ #define IRQ_DISABLE() __asm di __endasm #define IRQ_ENABLE() __asm ei __endasm ``` Пример использования: ```c volatile uint16_t ticks = 0; void on_tick(void) { ticks++; } int main(void) { irq_install(on_tick); uint16_t start = ticks; while (ticks - start < 50) { /* wait 1s */ } irq_remove(); } ``` ### Внутренности **Аллокация vector page:** - Static buffer 513 байт в `_BSS` (sprinter.lib). - Размер 513 = 256 (выравнивание) + 257 (сама table) — в худшем случае выравнивание тратит 256 байт. - Внутри буфера ищем 256-byte aligned адрес. SDCC может не поддерживать `__attribute__((aligned(256)))` — придётся через ассемблер с `.area _BSS_ALIGNED` и линкер-флаг для выравнивания, или через runtime поиск aligned position. - **Alternative:** заранее линкуем vector page по фиксированному адресу через linker flag `-Wl-b_VECTORS=0xA300` (как у банков). Стабильнее. **Trampoline в W2:** - Маленький asm-блок (~50 байт) который: 1. `ex af,af'; exx; push ix; push iy` — сохранить ВСЕ регистры 2. `in a, (0xE2); push af` — сохранить current W3 page byte 3. `in a, (0x19); bit 0, a; jr z, _not_kbd` — keyboard? - keyboard path: chain to DSS old ISR (jp/call to saved address) 4. `in a, (0xFE); bit 7, a; jr z, _not_cbl` — CBL? (Phase 2) 5. Frame path: `ld hl, (user_handler); ld a, h; or l; jr z, _no_user; call hl_indirect` 6. `pop af; out (0xE2), a` — restore W3 7. `pop iy; pop ix; exx; ex af,af'; ei; reti` **Где живёт trampoline:** - Для `tiny` mode: `_CODE` = W2 → естественно - Для `big` mode: `_CODE` = W2 → естественно - Для `small`/`huge`: `_CODE` = W1, **но trampoline ДОЛЖЕН быть в W2** (W1 может swap'нуться) - **Решение:** новая linker area `_TRAMP_W2` с absolute address в W2 (например 0xBE00). sprinter-cc размещает её через `-Wl-b_TRAMP_W2=0xBE00`. trampoline.s помечает себя `.area _TRAMP_W2`. **Chain to DSS:** - В `irq_install`: ```asm ld a, i ; A = current vector page high byte ld (old_I), a ld h, a ld l, #0xFF ld a, (hl) ; A = vector_high (= old_I по trick'у) ld d, a ld e, a ; DE = address of DSS's IM2 jp ld hl, (de) ; HL = DSS's old jp target ld (dss_old_isr), hl ``` - В trampoline keyboard-path: ```asm ld hl, (dss_old_isr) push hl ret ; jumps to DSS ISR which ends with EI; RETI ``` - **Опасность:** DSS's ISR может предполагать что регистры свежие (как только что от CPU) → возможно нужно НЕ saving некоторые регистры до chain'а **`irq_remove`:** - DI - Restore I to old value - Restore IM mode (обычно был IM 2 → IM 2; редко IM 1 if shell upgraded) - Free vector page if dynamically allocated - EI ## Ограничения user handler'а User's ISR может: - Читать/писать volatile globals - Делать дешёвые арифметические операции - Менять `g_text_attr` (но не вызывать putch/cputs) User's ISR НЕ должен: - Вызывать `printf` / `puts` / `malloc` / любые ESTEX/BIOS функции — они могут не быть re-entrant - Использовать `gfx_*` — они swap'ят W3, наш trampoline уже сохраняет порт но если внутри ISR будет повторный swap то trampoline не сможет восстановить - Запускать accelerator (LD D,D и т.д.) — accel меняет систему команд CPU - Долго работать — ISR должен быть быстрым (< 1ms), иначе пропустим следующий ## Открытые вопросы 1. **Что именно DSS делает в своём ISR** — disassemble DSS или вызвать его с инструментировкой 2. **`ld a, i` semantics** на Sprinter — на Z80 P/V flag отражает IFF2; нужно для save/restore 3. **Alignment vector page** — найти SDCC-совместимый способ: либо linker absolute area, либо runtime align внутри 513-байтного буфера 4. **Re-entrancy ESTEX из main во время ISR**: - Если main вызывает ESTEX и в это время приходит interrupt → DSS chain'инг должен работать корректно (DSS уже спроектирован под IM 2) - Если main вызывает BIOS (RST 8) — это отключает прерывания на время вызова, OK 4. **Memory budget** — vector page 513 байт в BSS уменьшит heap. В tiny mode с heap ~10KB это ~5%. OK. ## Phase 1 acceptance - `examples/irq_test/` — счётчик тиков растёт с 50 Hz - Клавиатура продолжает работать через DSS chain (можно прервать тест клавишей) - Корректный exit — DSS shell получает управление обратно без crash - Работает во всех memory modes (tiny, small, big, huge) - Memory note `memory/sprinter_im2_isr.md` с описанием ABI и ограничений ## Phase 2 (когда понадобится) - ~~CBL/COVOX prerequisite handler~~ — реализован, см. «Phase 2b» выше - ISA interrupt handler (для ZX-Bus карт) - Multiple user handler chain (e.g. tick + sound) — ДИЗАЙН ниже ## Цепочка кадровых обработчиков (план, 2026-07-14) Мотив: сейчас кадровый слот один (`_irq_user`), второй `irq_install` даёт `EBUSY`. Как только в программе сойдутся ≥2 потребителя кадрового прерывания (FPS-делитель `gfx_set_fps_div` + свой тик/звук приложения), одного слота мало. Решение — фиксированный массив слотов, по которому трамплин проходит на каждом кадре. ### Модель - `isr_t _irq_chain[IRQ_CHAIN_MAX]` (`IRQ_CHAIN_MAX = 4`) + счётчик занятости `uint8_t _irq_chain_n` — в `_irq_state.c` (W2-data; ЗАМЕНЯЮТ нынешний `isr_t _irq_user`). - Порядок вызова = порядок индексов 0..3. Взаимный порядок хендлеров **НЕ гарантируется** после remove/add (переиспользуется первая дыра) → хендлеры обязаны быть независимы. Наш `_gfx_frame_isr` (инкремент байта) независим по построению. - Дисциплина ISR прежняя (`irq.h`): без ESTEX/BIOS/gfx/банков/акселератора. ### Трамплин (`_irq_tramp.c`, секция `_irq_frame`) Полный сейв теневого+индексного набора делается ОДИН раз (амортизируется на всю цепь), затем цикл по слотам с пропуском NULL: ``` _irq_frame: push bc/de/hl ld a, (__irq_chain_n) ; ранний выход: цепь пуста → без сейва or a, a jr Z, _irq_pop3 ... сейв shadow + IX/IY ... ld hl, #_irq_chain ld b, #IRQ_CHAIN_MAX _irq_chain_loop: ld e,(hl) / inc hl / ld d,(hl) / inc hl ; DE = слот ld a,d / or a,e / jr Z, _irq_chain_skip ; NULL → пропуск push bc / push hl call _irq_call_de ; jp (de)-обёртка (как _irq_call_hl) pop hl / pop bc _irq_chain_skip: djnz _irq_chain_loop ... restore ... _irq_pop3: pop hl/de/bc _irq_chain: ... jp DSS ... ; как сейчас ``` Пустой проход 4 слотов ≈ 4×(load+or+skip) ≈ 40Т — копейки на кадре. Ранний выход по `_irq_chain_n==0` сохраняет текущую оптимизацию «нет хендлера → без тяжёлого сейва» (трамплин может быть установлен ради CBL/CTC при пустой кадровой цепи). ### API (`irq.h`) ```c #define IRQ_CHAIN_MAX 4 int irq_chain_add(isr_t h); /* 0 / -1+ENOMEM (слоты кончились) */ void irq_chain_remove(isr_t h); /* снять ОДИН слот (по указателю) */ ``` Совместимость (без изменения существующих call-sites): - `irq_install(h)` → тонкая обёртка `return irq_chain_add(h)`. `EBUSY` исчезает (двойной install теперь легален); при 4 занятых — `ENOMEM`. - `irq_remove()` (без аргумента) — снимает **ВСЮ** кадровую цепь и возвращает IM 1. Семантика exit/atexit сохранена (exit рвёт всё перед возвратом в DSS). - `gfx_set_fps_div` использует `irq_chain_add`/`irq_chain_remove` (ТАРГЕТНО свой `_gfx_frame_isr`), НЕ `irq_remove` — чтобы выключение делителя не снесло собственный хендлер приложения. ### Refcount таблицы `irq_chain_add`: если `_irq_chain_n == 0` (первый слот) → `_irq_table_ref()` (ставит IM2). `irq_chain_remove`: если слот был последним (`_irq_chain_n` уходит в 0) → `_irq_table_unref()` (возврат IM1). CBL/CTC-ссылки на таблицу считаются отдельно, как сейчас. ### Гонка чтения слота (ОБЯЗАТЕЛЬНО) Трамплин читает слот двумя байтовыми `ld`; запись указателя в add/remove — 16-бит store. Порванное чтение (низкий байт новый, старший старый) = прыжок в мусор. Поэтому мутации слота+счётчика в `irq_chain_add`/`irq_chain_remove` ОБЯЗАНЫ идти под `IRQ_DISABLE()` / `IRQ_ENABLE()`. Дёшево и обязательно. ### Файлы (канон 1 модуль = 1 функция) - `_irq_state.c` — `_irq_user` → `_irq_chain[IRQ_CHAIN_MAX]` + `_irq_chain_n`. - `_irq_tramp.c` — переписать секцию `_irq_frame` на цикл (выше). - `_irq.h` — объявить `_irq_chain`, `_irq_chain_n`, `IRQ_CHAIN_MAX`. - `irq_chain_add.c`, `irq_chain_remove.c` — НОВЫЕ. - `irq_install.c` — обёртка над chain_add; `irq_remove.c` — teardown-all (чистит все слоты + unref до нуля). - `include/irq.h` — публичные объявления + документировать «порядок не гарантирован, хендлеры независимы; двойной install легален; 4 слота». - `tests/irqtest` — добавить кейс двух хендлеров (оба тикают свои счётчики; remove одного не глушит другого; exit рвёт оба). ### Ограничения (СНИМАЮТСЯ — см. «все режимы» ниже) - ~~Только tiny/big~~ — цель теперь **все режимы**, дизайн ниже. - CTC-цепочка (`irq_ctc_*`) — тем же паттерном, ОТДЕЛЬНЫЙ массив (вектор 0x06); делать по потребности, не сейчас. ## Вариант «работает во всех режимах памяти» (план 2026-07-14) Постановка: IM2-прерывания должны работать и в small/huge, где CODE лежит в W1. Нельзя просто «загнать всё в W2» — обработчик пишет пользователь как обычный C, и он компилируется в `_CODE` (=W1 в small/huge). Задача — разложить *путь прерывания* так, чтобы он был корректен при ЛЮБОМ содержимом W1/W3 в момент прихода прерывания. ### Что на пути прерывания и что реально требует W2 Прерывание фетчит и исполняет по цепочке: **вектор-таблица → трамплин → обработчик(и) → chain на DSS 0x0038**. В момент прерывания стабильно замаплены только W0 (ROM/DSS) и **W2** (там стек — DSS это требует, окно не перемапливается). W1 перемапливается банками кода (big) и самим DSS при iff=1 во время сисколлов (подтверждено артефактом). W3 — банки (huge). Ревизия по компонентам: 1. **Вектор-таблица** — УЖЕ в W2 (`_irq_vec_buf`, BSS; BSS садится в W2 во всех режимах). Ничего менять не надо. 2. **Трамплин** (`_irq_tramp`) — сейчас в `_CODE` (=W1 в small/huge). ЕДИНСТВЕННОЕ, что валит проверку `tramp < 0x8000` в `_irq_table_ref()`. Нужно сделать W2-резидентным. 3. **Обработчик пользователя** — обычный C в W1/W3. НЕ трогаем — решаем через remap (см. ниже). 4. **Данные цепи** (`_irq_chain`, `_irq_chain_n`, …) — BSS → W2. ОК. ### Ключевой приём: не двигать обработчик, а подсунуть ему страницу ВАЖНО (уточнение 2026-07-14): в small/huge программа видит **плоские 32 КБ 0x4000–0xBFFF** — две статические страницы (W1+W2 подряд), их номера фиксированы на всё время работы. Обработчик может лежать ГДЕ УГОДНО в этом диапазоне: в W1 (0x4000–0x7FFF), в W2 (0x8000–0xBFFF) или даже НА СТЫКЕ через 0x8000. Значит не нужно знать, в каком окне хендлер — нужно лишь на время его вызова сделать весь плоский регион адресуемым. Обработчик оставляем на месте. Трамплин (в W2) ПЕРЕД вызовом каждого хендлера восстанавливает базовую W1-страницу приложения — паттерн `__banked`-трамплина (bank.s: `in a,(0xA2)` / set / call / restore). W2 всегда = страница приложения (там стек, DSS не перемапливает), так что достаточно вернуть только W1 — и весь плоский 0x4000–0xBFFF корректен. Это работает, потому что: - в small/huge **базовая W1-страница статична** (пользователь её не переключает — модель памяти); её номер crt0 фиксирует один раз при старте (`IN A,(0xA2)`) в W2-переменную `_irq_app_w1_page`; - если прерывание пришло вне сисколла — W1 уже = базовая, set/restore это no-op; если ВНУТРИ сисколла (DSS подменил W1) — трамплин ставит базовую на время хендлера и возвращает DSS-страницу перед chain на 0x0038, прерванный сисколл продолжается корректно. Единый «restore W1=base» покрывает все положения хендлера БЕЗ детекции: - целиком в W1 → W1=base делает его код валидным; - целиком в W2 → W1-restore безвреден (хендлер оттуда не фетчит), W2 и так = приложение; - на стыке 0x8000 → нижняя часть по W1=base, верхняя по W2=приложение — обе корректны. Итог по режимам: - **tiny/big**: базовый код/данные в W2 (всегда замаплен) → remap НЕ нужен и ВРЕДЕН (в tiny/big нет осмысленной «базовой W1»; W1 — банк-окно в big). Как сейчас. - **small/huge**: плоские 32 КБ → трамплин ставит `_irq_app_w1_page` в 0xA2 вокруг вызова. Флаг «нужен remap W1» = (mode ∈ {small,huge}); crt0/sprinter-cc его выставляет, трамплин честит. **Scope v1:** любые хендлеры в плоском образе приложения (не-banked) — т.е. обычный C где угодно в 0x4000–0xBFFF; покрывает практически все ISR (счётчик/звук-тик). `__banked`-хендлер (в W3 huge / отдельном банке big) потребовал бы хранить его страницу per-слот и мапить в его окно — отдельное расширение, не сейчас. ### Как сделать трамплин W2-резидентным — два пути **(A) Резерв W2-области (проще, рекомендую для v1).** Трамплин (и, при желании, таблица) — в отдельной area `_IM2` с абсолютным адресом в верхней части W2 (напр. под стеком). Область НЕнулевая только если слинкованы irq-модули (DCE) → цена платится лишь при использовании IRQ; heap-top при слинкованном IRQ = `s__IM2`. В small/huge W2-часть статического образа грузится crt0 как есть — код окажется в W2 без рантайм-копирования. Правка `_irq_table_ref()`: снять проверку `tramp < 0x8000` (трамплин теперь по построению в W2). **(B) Рантайм-эмит стаба в W2-BSS (без резерва области).** Скопировать PIC-шаблон трамплина в BSS-буфер (W2) при первом install, пропатчив абсолютные само-ссылки (SMC, как `_irq_dss_target` уже сейчас). Плюс: никакой зарезервированной области, чисто DCE. Минус: трамплин надо писать позиционно-независимым (внутренний control-flow только `jr`; `call (hl)`-идиому инлайнить или патчить адрес хелпера при копии). Оптимизация поверх (A), если резерв области жмёт бюджет small. Ключевой приём (remap базовой страницы) от выбора (A)/(B) не зависит. ### Изменения к плану цепочки (выше) - `_irq_table_ref()`: убрать EINVAL-проверку `tramp/buf < 0x8000` после переезда трамплина в W2 (таблица уже там). - crt0 (все варианты): записать `_irq_app_w1_page = IN A,(0xA2)` при старте (для small/huge; в tiny/big просто не используется). - Трамплин `_irq_frame`: вокруг `call` хендлера — save/set/restore 0xA2 под флагом remap; перед `jp 0x0038` вернуть прерванную W1. - Тест: собрать `tests/irqtest` во ВСЕХ четырёх режимах; критично — small/huge прогон с активным сисколлом в main (файловый цикл), чтобы словить прерывание при DSS-подменённой W1. ## Альтернатива: отдельный memory mode "im2" Идея: вместо того чтобы крутить trampoline location во всех существующих режимах, сделать **отдельный `--memory im2`** который: - Forces CODE в W2 (как tiny) - Reserves определённый адрес в W2 под vector page и trampoline (например 0xBE00..0xBFFF) - crt0_im2.s ставит IM 2 в начале (заменяет DSS handler с chain) - crt0_im2.s восстанавливает на exit **Плюсы:** - Меньше matrix-сложности (irq работает только в одном mode) - Можно агрессивно reserved'ить W2-память - Тестируется как единое целое **Минусы:** - Программам приходится явно выбирать `--memory im2` для использования прерываний - Дублирование crt0 и runtime Текущее предложение — пойти этим путём (отдельный mode) для v2, не лезть в существующие crt0. ## Внешние ссылки - `docs/converted/IvanMak.txt:1040-1054` — секция 9.3 "Прерывания от ISA" + 9.4 "AT-Клавиатура" - `docs/converted/IvanMak.txt:1469-1473` — IM 2 ограничения (table/stack/ISR в W2) - `docs/converted/Forum.txt:758-764` — CBL interrupt discrimination - `docs/converted/Forum.txt:956` + `:1049` — vector 0xFF disambiguation - `docs/converted/Parinov.txt:601` — IM 1 alternative (handler по адресу 0x0038, не наш путь) ## История - 2026-06-01 — research собран в этот документ, реализация отложена до v2