彭民德：《電子計算60年》 （23）駕馭PC，應用開發百花齊放

PC機有豐富的資源，提供了廣闊的運用天地。而且作為個人計算機，它可以在多個層面上任你自己駕馭擺佈，讓人有“海闊憑魚躍，天高任鳥飛”的感覺。

在直接使用層面，它提供豐富的命令或實用程式，可以按互動方式選擇執行。比如，計算器、日曆、時鐘程式，磁碟格式化程式，檔案拷貝程式等幾十上百個，還有一些遊戲程式。到了影像式螢幕時代，所提供的實用程式就更多了。下班回到家，常常玩電腦下棋、打撲克牌之類遊戲。跟以往的多使用者機相比，微機上的實用程式除了沒有專門針對多使用者通訊和管理的部分，其它程式都大為擴充了。

如果需要程式設計序做點事情，或者就是程式設計玩玩機器，那也好辦，既可以通過基於8086/8088晶片的組合語言程式設計，也可以用陸續提供的高階語言程式設計，比如後來有了DOS版本的C語言Turbo-C。無論用什麼語言工具，都可以從不同層面上去駕馭機器的資源。不同的開發層面包括：MS-DOS外殼；系統功能呼叫int 21h；軟中斷呼叫和機器硬體。於是為了做好一件事，有多種選擇餘地。資源則包括機器硬體、系統資料和軟體。

系統功能呼叫是第三代計算機作業系統的系統呼叫，是作業系統的程式設計介面，也是它主要的對外介面。MS-DOS提供了近百個系統動能呼叫，通過它們可以做PC機所能夠做的幾乎所有工作。

PC機硬體包括由CPU和記憶體組成的主機，以及鍵盤、顯示器、磁碟、印表機等外設，對機器硬體可以程式設計控制。這在以往是難以想象的。早期計算機雖然硬體由操作員操縱，但那是手工式功能單一的操縱，不得已而為之，非程式控制。而且也只有啟停某臺外設這樣簡單的功能。在微型機上怎麼控制CPU？有一對指令，cli關閉中斷，sti開放中斷，讓你能夠隨後執行在開或者關中斷狀態下的相應操作。怎麼控制記憶體？程式一般是通過變數的符號名，訪問由編譯程式和作業系統先後分配的地址，但也提供記憶體地址直接讀寫，於是可以訪問記憶體低地址（0:000-0:3FFH）的中斷向量表，訪問顯示器的顯示緩衝區，甚至可以訪問任何記憶體地址。對記憶體的控制還可以把一段資料或者程式強行駐留記憶體，稱之為記憶體常駐技術TSR。駐留資料可以供後續訪問，駐留程式可以適時啟動執行。每臺PC機都有640KB的使用者可用記憶體區，這片區域一般由作業系統自動地幫我們使用，也可以由使用者自己安排。

PC機提供主機與外設交換資訊的指令in和out，分別用於輸入和輸出一個8位位元組。支援對8259中斷控制器晶片、8255可程式設計外設介面晶片、8253計時器晶片的程式設計控制。可以達到寫程式控制外設工作的目的。

至於系統資料，PC機豐富極了，公佈系統資料也是IBM公司技術策略的一部分，允許應用程式訪問系統資料。位於記憶體低地址從0:400到0:5FFH的RAM是專用於BIOS、DOS以及應用程式的通訊區，系統引導時進行預設配置，但允許程式設計師改變。利用它們，可以獲得可用記憶體大小，從記憶體讀取時鐘資料，令系統快速熱啟動等。DOS在裝載一個程式執行時，要在記憶體為該程式建立一個叫程式段字首的資料結構PSP，它也是可以訪問的。我們曾經寫過一個螢幕時鐘程式，像大多數UNIX命令那樣，以命令列方式執行。程式可以從互動啟動的任意時刻起，顯示一架以秒增值的時鐘，它就是通過訪問程式的PSP，獲得命令列引數實現的。

PC環境下還提供對硬碟進行分割槽的程式fdsk，提供對分割槽格式化程式format。支援對某個分割槽做格式化的同時，把作業系統程式裝配到適當的位置。載入程式是什麼樣的？它怎麼工作？可以用debug把它從磁碟指定位置反彙編出來閱讀。個人計算機的執行環境還可以經由BIOS做低階配置，也可以通過autoexec.bat用軟體的方式配置，早期就是這樣設定漢化環境的。

磁碟上也有種種系統資料提供讓我們瞭解磁碟物理結構、磁碟檔案結構、檔案目錄，從而管理和組織磁碟檔案。一片做了格式化的磁碟，其格式就被規格化了。編號最低的那個扇區，一定是引導扇區，接下去的若干個扇區用來存放第一個和第二個FAT表。引導扇區中在約定的位置上有一個基本磁碟參數列BPB和一個載入程式。讀出BPB就可以知道該磁碟容量多大，有多少個盤面，每個面有幾條磁軌，每條磁軌有多少扇區，作為檔案分配單位的簇佔幾個扇區，每個扇區幾個位元組等等。而一旦讀出FAT表，並藉助於它，就可以相繼地以簇為單位讀出每一個檔案的內容。而檔案的目錄在哪裡，目錄結構又是什麼樣子的，也都有明確的約定。這又給人們提供了玩磁碟檔案的廣闊天地。

使用者在微機面前，以往有的現在依然擁有，而且機器有了更快的速度和更大的儲存容量。比如多使用者機的大批命令，現在依然有。可以互動地啟動執行，也可以通過按鍵操作干預程式的執行。早期計算機直接對記憶體佈局，對運控的干預，對外設的控制，現在依然有這種權利，而且使用更方便了。微型機具備如此豐富的軟硬體使用和繼續開發環境，就取得了廣大電腦計算人的擁戴，讓他們有了用武之地，有了主人的自信。也容易吸引其他人群加入到使用微機的行列中來。

跟PC機打交道，自己有了很大的主動權，想執行什麼程式，把它找到拷貝至軟盤上，把軟盤放在軟碟機上，或者再拷貝到硬碟上，啟動指定程式執行就行了。工作環境寬鬆多了，對用機的時間地點沒有苛刻要求，也不用換拖鞋了。但是我們習慣於UNIX和VMS環境，發現DOS不保留命令的歷史，不像UNIX和VMS那樣可以回溯以前用過的命令，並可以有選擇地重複執行。缺少已有功能，每次都必須一個字元一個字元地輸入要執行的命令，使用很不方便。

在計算機家族裡，PC和MS-DOS都是小弟弟，它就陸續學習UNIX和VMS那些大哥哥，比如DOS 2.0版較以往的主要改進之處就是學習UNIX，建立磁碟上的檔案目錄樹，以樹形結構方式組織檔案目錄；部分地引入重定向和管道機制，允許在命令列中使用符號“>”和“|”等。但是MS-DOS沒有命令歷史機制，是一個缺點。當時我們也來幫助它，增添了命令的歷史機構。

實現命令歷史機制的基本思想是，寫一個新的命令解釋程式hcommand，它接收使用者命令，解釋執行命令。同時開闢一個儲存命令歷史的緩衝區，把剛執行的命令依次存入其中。當使用者發出命令“h”時，就把緩衝區存下來的命令加上順序號顯示在螢幕上，讓使用者可以用輸入“!!”的方式，重複執行上一條命令；輸入“! n”，重複執行此前的第n條命令。當然命令的實際執行還是交由DOS的命令解釋程式command去做，這樣才能事半功倍。DOS有功能呼叫2EH，提供了在次級執行command的功能，利用這一技術，可以把hcommand接收的命令交給原來的command執行。

只要把我們的hcommand寫入系統初啟時自動執行的批處理檔案autoexec.bat，整個系統將以新的hcommand作為操作環境，實現了命令歷史機制。在我們寫這個程式時， DOS還沒有這種機制。而我們自己的PC，已經是一種有UNIX命令歷史機制的DOS。1992年5月6日的《計算機世界》報上，我們發表“為DOS增設命令的歷史機構”一文，介紹了技術方案，給出了原始碼。命令快取和歷史地執行命令部分，用PASCAL語言編寫，在次級啟動執行命令解釋程式的2EH功能呼叫部分則是用匯編語言寫的。

上述工作對於DOS只能說是小的錦上添花，還很可能沒有被DOS的開發者們注意到。但作為我們自己，能夠跟得上當時流行的作業系統，欣賞它的優點，為我所用。同時評論其不足，並利用其公開的技術，改進它，也很有樂趣。

後來的MS-DOS高版本，才有一個doskey實用程式提供這種機制讓人選用。它既支援如上所述的UNIX方式的歷史機制，也支援VMS方式的歷史機制。後者採用鍵盤上的游標鍵，逐條地回溯執行過的命令歷史，一旦所要的命令被重新調出來，顯示於螢幕的命令區，用Enter鍵就可以執行命令。

技術公開讓這個行當的人可以有所作為。在微機稱雄的十幾年，特別是後來聯網後，許多應用被開發出來。下面是我身邊同事的一些例子，可以看作是廣大計算機從業人員在微機應用大潮中的一些浪花。

由於單位的性質，有的是為鐵路建設服務的專案。比如張龍祥教授曾經為昆明鐵路局開發了鐵路工程建設管理系統；易興忠老師開發了懷化南站駝峰訊號裝置微機監測系統。

由張龍祥教授、龍軍教授等承擔的，為省科委開發的科技專案成果登記與評獎系統，不但被湖南省科委採用，還曾經被國家科技部採用，用於國家科學技術獎的評定管理。

曾巧明副教授針對會計專業學生，開發了電算會計實習系統。本來學生們最好到企業實習，但是企業財會人員為了資料安全和保證財務工作不受影響，一般無法接收學生實習，存在矛盾。他在微機上構建了一個模擬的企業，種種財務資料一應俱全，有對應的資料庫，學生在其上可以按照國家現行財務制度，開展各種業務，生成所需的財務報表。學生們在校有了這種實踐平臺，畢業後就很容易上崗工作了。湖南省財政廳為該專案做了專家的驗收鑑定，確認系統符合財會制度。在這個基礎上，曾老師開辦了主打財會教學軟體的公司。

張修如副教授針對社會上小廣告氾濫，做了一個命名為“呼死你”的軟體。輸入小廣告上提供的電話號碼，程式會不斷地向該號碼呼叫，直到對方受不了。你想干擾別人嗎，自己先試試被干擾的滋味吧。迫使對方停止使用。

同事張偉博士，針對企業做實時生產資訊收集和企業資訊管理，也做到了小有規模的IT公司。

還有把微機應用於醫療行業的。易興忠老師利用條件模糊關係，構建了傷寒論的症狀和辨證原則知識庫，設計了終端互動操作的傷寒論論斷治療系統（易興忠：條件模糊關係和中醫傷寒論智慧終端 《計算技術與自動化》1982年第4期）。

微機時代有影響的普及性專業報刊《計算機世界》報、《軟體報》等，都曾連篇累牘地刊登過許多有趣的程式。一些彙集這類程式設計和用機經驗的書籍也多有發行。比如用內建喇叭唱某支歌，用一個符號或者數字畫出蒙娜麗莎頭像，給出某個簡單的遊戲程式源程式等等。辦公室的同事，往往輸入到計算機中，除錯檢驗一番，或時有評論。當然後來多得檢驗不過來，甚至連看也看不完。

這個時期市面上還流行諸如家庭理財幫手，面向中小學生輔助學習軟體，互動體檢健康諮詢軟體，裁剪衣服的軟體，裝修設計軟體等等，無法一一列出。真是各顯奇才，百花盛開，計算技術發展與應用開始滲透到社會生產生活的方方面面。

能夠用程式去駕馭電腦是很愜意的事，起碼可以學習增長知識，並影響周圍學生。後來在我們的《面向系統的程式開發技術與實踐》一書（電子工業出版社）中，比較詳細地歸納了PC機可程式設計的軟硬體環境和系統資料，引述了幾十個在PC環境下開發的程式例項，其中有一些是學習UNIX相應程式功能在PC上開發的。這些程式包括鍵盤管理程式，螢幕時鐘程式，磁碟檔案的建立、複製、刪除程式，磁碟檔案按名搜尋程式，磁碟檔案順序化整理，以便讓空閒簇連續起來的程式，雙機經RS232序列通訊程式，在純西文機器（在我們做這件事時仍然大量存在）上實現支援部分漢字的程式。我們使用了上面介紹的PC機硬體、系統資料、作業系統介面等各個層面的開發技術。涉及組合語言、幾種高階語言以及高階語言與組合語言混合程式設計。這些程式沒有商用程式那麼完善，只不過作為學習和嘗試駕馭PC的實踐罷了。

（本文內容也可參看 彭民德《電子計算60年》第5章 電子工業出版社）