汇编语言-端口和外中断

冷不防 2022-08-10 03:39 132阅读 0赞

# 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**  
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[20151108175552645]: /images/20220731/ed07dbed495845f897630734a5328c1f.png