汇编语言-端口和外中断

时间：2022-05-13 13:11:04

端口

和CPU通过总线相连的芯片除了各种存储器外，还有一些其他的芯片，例如网卡显卡等。从CPU的角度，将这些寄存器都当作端口，对它们进行统一编址，从而建立了一个统一的端口地址空间，每一个端口的地址空间都有一个地址。

端口的读写

在访问端口的时候，CPU通过端口地址来定位端口。因为端口所在的芯片和CPU通过总线相连，所以，端口地址和内存地址是一样的，都是通过地址总线相连传输数据的。

介绍in指令

in al，60h ；

从60h号端口读入一个字节到内存

执行时与总线相关操作

  1. cpu通过地址线将地址信息60h发出
  2. cpu通过控制线发出端口读命令，选中存储芯片，并通知它，将要从中读取数据
  3. 端口所在的芯片将60h端口中的数据通过数据线送入cpu中

介绍out指令

out 60h,al

从内存读出一个字节到60h号端口

执行时与总线相关操作和in指令相似

在in 和out 指令中， 只能使用al或ax来存放从端口中读入的数据或要发送到端口中的数据

shl和shr指令

shl和shr是逻辑移位指令

shl是逻辑左移指令

功能：

  1. 将一个寄存器或内存单元中的数据向左移位
  2. 将最后移出的移位写入CF中
  3. 最低位用0 补充
mov al, 01001000b shl al, 1 ;将 al中数据左移一位 执行后 (al) = 10010000b, CF=0

shr是逻辑右移指令

功能：

  1. 将一个寄存器或内存单元中的数据向右移位
  2. 将最后移出的移位写入CF中
  3. 最高位用0 补充
mov al, 01001000b shr al, 1 ;将 al中数据右移一位 执行后 (al) = 00100100b, CF=0


外中断

cpu除了有运算能力外，还要有I/O(Input/Output)功能

外设的输入不直接送入内存和cpu中，而是送入相关的接口芯片的端口中；cpu向外设的输出也不是直接送入外设，而是先送入端口中，再由相关芯片送到外设。cpu还可以向外设输出控制命令，而这些控制命令也是先送到相关芯片的端口中，然后由芯片送到外设实施控制。所以cpu是通过端口和外部设备进行联系。

外中断信息

外设随时都可能发生需要cpu即使处理的事情，cpu是如何即使得知并进行处理的呢？

cpu提供中断机制来满足这样需要。当cpu内部有需要处理的事情发生的时候，将产生中断信息，引发中断过程。这种中断信息来源cpu内部当cpu外部有需要处理的事情发生的时候，如外设的输入到达，相关芯片将想cpu发出响应的中断信息。cpu在执行完当前指令后，可以检测到发送过来的中断信息，引发中断过程，处理外设的输入。

中断介绍：

中断分为两种：可屏蔽中断和不可屏蔽中断

可屏蔽中断

可屏蔽中断是cpu可以不响应的外中断。cpu是否响应可屏蔽中断，要看标志寄存器IF位的设置

当cpu检测到可屏蔽中断信息时

如果IF = 1，则cpu 执行完当前指令后响应中断，引发中断过程；

如果IF = 0，则cpu 不响应可屏蔽中断

不可屏蔽中断

不可屏蔽中断是cpu必须响应的外中断。当cpu 检测到不可屏蔽中断时，在执行完当前指令后，立即响应，引发中断过程。

几乎所有的由外设引发的外中断，都是可屏蔽中断，当外设有需要处理的事件发生时，相关芯片向cpu发出可屏蔽中断。

不可屏蔽中断是在系统中必须处理的紧急情况发生时，用来通知cpu 的中断信息。

外中断程序介绍

下面代码作用：在屏幕中间依次显示「a」~「z」，并停留一段时间。在显示过程中，按下esc按键之后，可以改变显示的颜色。

assume cs:code

stack segment
    db 128 dup(0)
stack ends

data segment
    dw 0,0
data ends

code segment
start:
    ;堆栈段
    mov ax,stack
    mov ss,ax
    mov sp,128

    ;保存系统int9中断例程，cs和ip位置
    mov ax,data
    mov ds,ax
    mov ax,0
    mov es,ax
    push es:[9*4]
    pop ds:[0]
    push es:[9*4+2]
    pop ds:[2]

    ;重写系统int9中断例程
    mov word ptr es:[9*4],offset int9
    mov es:[9*4+2],cs

    ;将IF设置为1
    pushf
    pop bx
    and bh,11111111B
    push bx
    popf

    ;循环写入a~z字符
    mov ax,0b800H
    mov es,ax
    mov ah,'a'
s:  mov es:[160*12+40*2],ah
    call delay;设置空循环，让字符可以在屏幕上保留一段时间
    inc ah
    cmp ah,'z'
    jna s

    ;恢复系统int9中断例程
    mov ax,0
    mov es,ax
    push ds:[0]
    pop es:[9*4]
    push ds:[2]
    pop es:[9*4+2]

    ;结束，退出程序
    mov ax,4c00H
    int 21H

;设置空循环，让字符可以在屏幕上保留一段时间
delay:
    push ax
    push dx
    mov dx,10H
    mov ax,0

    s1: sub ax,1
        sbb dx,0
        cmp ax,0
        jne s1
        cmp dx,0
        jne s1
        pop dx
        pop ax
        ret

;新的int9中断程序
int9:
    push ax
    push bx
    push es

    in al,60H;通过端口，获取键盘中键入的按键

    ;执行系统int9中断例程
    pushf 
    call dword ptr ds:[0]

    ;判断是否为esc按键
    cmp al,1
    jne int9ret

    ;是esc按键，改变显示字符的颜色
    mov ax,0b800H
    mov es,ax
    inc byte ptr es:[160*12+40*2+1]

int9ret:    
    pop es
    pop bx
    pop ax
    iret

code ends
end start

知识点

  1. 当我们按下键盘中按键时，系统会发出一个外中断，此外中断会调用int9中断例程。我们可以直接编写int9中断例程达到想要的效果
  2. 通过in 和 out指令，可以获取端口中的信息。例如：in al,60H，就可以获得键盘中键入的按键的信息

效果图
汇编语言-端口和外中断

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