汇编语言中断及外部设备操作篇--06

移位指令
- 示例：逻辑移位指令shl和shr
操作显存数据
- 显示的原理
- 显示缓冲区的结构
- 显示信息的一种“直接”方式
描述内存单元的标号
- 关于标号
- 去了冒号的数据标号
- 数据标号同时描述内存地址和单元长度
- 更常见的方式：数据段中的数据标号
数据的直接定址表
- 直接定址表：用查表的方法解决问题
- 最简解决方案
- 直接定址表
- 应用示例：为加快运算速度而采用查表方法
- - 解决方案
代码的直接定址表
- 使用代码的直接定址表解决问题
- 各种功能的实现
- 直接写址表的优势
中断及其处理
- 中断的概念
- 8086的内中断
- 中断处理程序
- 案例：系统中的0号中断
- 中断过程
编制中断处理程序
- 中断处理程序及其结构
- 编制中断处理程序——以除法错误中断为例
单步中断
- 由Debug中的t命令说起……
- 单步中断过程与处理
- 应用：中断不响应的情况
由int指令引发的中断
- int n引起的中断
- 编写供应用程序调用的中断例程
- - 示例：中断7ch的中断例程
BIOS和DOS中断处理
- BIOS——基本输入输出系统
- BIOS中断调用示例
- 有哪些BIOS中断，怎么用？
- 汇编的强大功能，还有DOS中断！
- int 21HDOS 中断例程的应用
- BIOS和DOS中断例程的安装过程
端口的读写
- 用端口访问外设：以发声为例
- CPU的邻居
- 端口的读写
- 端口的读写过程演示
- I/O端口分配
- 端口的读写指令示例
操作CMOS RAM芯片
- CMOS RAM 芯片
- 端口操作示例：提取CMOS RAM中存储的时间信息
- 在屏幕中间显示当前的月份
外设连接与中断
- CPU通过端口与外部设备“连接”
- 外中断：由外部设备发生的事件引起的中断
- 外中断处理过程
PC机键盘的处理过程
- PC机键盘的处理过程
- 键盘上键的扫描码(通码)
- PC机键盘的处理过程——引发中断
- PC机键盘的处理过程——执行中断例程
- 输入 'a' 的处理过程
定制键盘输入处理
- PC机键盘的处理过程(int 9 中断例程)
- 实现：依次显示'a'~'z'(v0.2)
- 实现：依次显示”a”~”z”(v0.4)
- 按下 Esc 键后改变显示的颜色
- 实现: 按下 Esc 键后改变显示的颜色(v1.0)
改写中断例程的方法
- 改写中断例程-以int 9为例
- 实现方法
用中断响应外设
- 如何操作外部设备？
- 对键盘输入的处理的int 9h中断和int 16h中断
- - 演示：输入A、B、C、D、E、Shift_A、A 引发的(int 9)“动作”
  - 演示int 16h
- 调用int 16h 从键盘缓冲区中读取键盘的输入
- 应用示例：更改屏幕颜色
应用：字符串的输入
- 要解决的问题
- 程序的处理过程
- 子程序：字符栈的入栈、出栈和显示
- 实现字符栈的入栈、出栈和显示
读写磁盘
- 如何操作磁盘？
- BIOS提供的磁盘直接服务——int 13h
- 用BIOS int 13h对磁盘进行读操作
- 用BIOS int 13h对磁盘进行写操作
- DOS中断对磁盘文件的支持——int 21H
让计算机“唱歌”
- 外部设备与如何被控制的？
- 与"计算机唱歌"有关的硬件及控制
- “翻译”乐谱
- 演奏程序

本系列文章参考汇编语言第四版和汇编语言程序设计贺利坚主讲整理而成

移位指令

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示例：逻辑移位指令shl和shr

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操作显存数据

显示的原理

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显示缓冲区的结构

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显示信息的一种“直接”方式

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描述内存单元的标号

关于标号

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上面的写法需要用offset来指明代码段中数据的地址

去了冒号的数据标号

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a[si]---->[si+a]

数据标号同时描述内存地址和单元长度

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mov al,b报错是因为b操作的内存单元是字大小，而al是字节大小，不符合

更常见的方式：数据段中的数据标号

上面都是将数据放在了代码段中，但是一般都是各段分隔开来存放。

在这里插入图片描述
如果将数据标号当做数据来定义，那么对应保存的是这个数据标号指向的内存地址

a db 123
b dw 0
#c标号指向内存单元，保存了两个字数据,一个是a标号指向的内存偏移地址,另一个是b标号指向的内存偏移地址
#此时c可以看做是指针的指针
c dw a,b
1
2
3
4
5

a db 123
c dw 0
#c表示指向内存单元,保存了两个双字数据,对于每个双字数据而言,前一个保存了对应偏移地址,后一个保存了对应段地址
c dd a,b
1
2
3
4

当我们将数据标号作为数据定义的时候，是不是特别类似C语言中的指针的指针

数据的直接定址表

直接定址表：用查表的方法解决问题

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最简解决方案

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00101011 是作为低字节存放在al中的，其中前后四位各组成0-15中一个数字，然后去字符表中定位对应的位置的字符
1

因为最小操作单位是字节，所以将ah保存al的高四位,通过右移四位完成，而al保存低四位，通过一个与运算完成

直接定址表

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应用示例：为加快运算速度而采用查表方法

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解决方案

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首先使用一张表记录每个角度对应的sin值,上面使用了数据标号的方式，相当于 table dw ag0…中ag0存放的是sin0对应值的偏移地址(指针指向指针)
预备动作: 将将会使用到的寄存器状态入栈,然后es附加段寄存器的段地址指向显存空间
al存放角度，bl存放除数30，然后进行除法运行，由于是8位除法，因此商会被保存在al中，余数被保存在ah中，这里我们只关心商
将商保存到bl中，bh置空,此时bl中存放的就是偏移地址，但是单位是字节
bx需要变为两倍，因为上面table表的单位是字，而这里是字节
从table表中根据偏移地址，取得对应字符串的偏移地址，因为这里是数据标号指向数据标号，可以看做是指针指向指针，指针的值就是他执行的内存地址
通过bx中保存的字符串偏移地址，定位到对应的内存地址，然后挨个字节依次输出，直到遇到0为止
恢复相关寄存器的状态

代码的直接定址表

使用代码的直接定址表解决问题

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各种功能的实现

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这里重点关注的不在是各个功能的具体实现了，而是主程序中通过查表得到每个子程序开始的地址，这个操作是如何完成的

通过在ah中设置需要执行的子程序在表中的相对偏移地址，但是ah保存的偏移地址单位是字节，而表单位是字，因此还需要*2，得到子程序在表中真实的偏移地址

直接写址表的优势

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查表可以提高速度，并且可以使程序架构非常清晰易懂，也便于程序扩充。

查表的思想与策略模式类似，都是用来解决一堆IF...ELSE判断的

中断及其处理

中断的概念

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8086的内中断

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中断处理程序

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因为8086CPU的中断向量表中，每个中断程序占据四个字节，前两个字节保存中断程序代码段的偏移地址，后两个字节保存中断程序代码段的段地址。

并且因为每个中断程序占据四个字节，因此IP与N是有规律可循的，IP=N4,CS=N4+2

当发生中断时,先查表得到中断程序的地址，然后设置CS和IP的值即可去执行中断程序

案例：系统中的0号中断

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当发生除法错误时，触发0号中断，此时会去查表得到0号中断程序的地址，然后设置CS和IP指向中断程序地址，然后执行中断程序

中断过程

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执行中断程序前需要先保护现场，这点很重要，主要是保存标志寄存器的状态和当前程序的地址

编制中断处理程序

中断处理程序及其结构

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编制中断处理程序——以除法错误中断为例

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do0子程序应该放在哪里？

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程序框架

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安装程序就是把程序代码送入到先前指定存放程序的内存空间中去，然后更改中断向量表0号表项存放的0号中断程序的地址即可。

do0安装程序的实现

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程序占用的总共字节数，可以通过两个地址标号表示地址直接差值算出来

do0子程序的实现

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显示字符，就是将对应字符写出到显示缓冲区即可，然后设置中断向量表就是将do0中断程序的入口地址，写入到中断向量表的0号表项中

因为do0中断程序中mov ax,4c00h int 21h会直接结束程序运行，返回DOS系统，因此并不会在中断程序执行结束后，返回原有程序继续执行。

小结

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单步中断

由Debug中的t命令说起……

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单步中断过程与处理

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应用：中断不响应的情况

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如果在执行向ss寄存器传送数据的指令时，发生了中断，那么CPU会将相关中断寄存器值设置为0，不允许中断产生，这样下一条指令会继续执行，执行完下一条指令后，再进入中断

因此右边的写法是错误的，因为这样写的话，mov ss,ax和mov ax,0会一起连续执行，而mov sp,10指令会单步执行

由int指令引发的中断

int n引起的中断

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编写供应用程序调用的中断例程

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示例：中断7ch的中断例程

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在执行int n中断之前，会把当前CS和IP寄存器状态入栈，还有标志寄存器状态入栈，然后中断例程执行结束后，再将相关状态出栈，进行现场还原。

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如果中断程序中使用到了相关寄存器，也需要在使用前保存对应寄存器状态，程序结束后恢复

BIOS和DOS中断处理

BIOS——基本输入输出系统

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BIOS中断调用示例

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有哪些BIOS中断，怎么用？

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汇编的强大功能，还有DOS中断！

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int 21HDOS 中断例程的应用

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BIOS和DOS中断例程的安装过程

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端口的读写

用端口访问外设：以发声为例

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CPU的邻居

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CPU通过这些端口控制各种芯片的行为，这些端口实质就是寄存器，但是是与对应芯片相关的寄存器，不是cpu内部从寄存器，这些芯片通过读取这些寄存器的值，知道自己应该干什么

端口的读写

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端口的读写过程演示

in al, 20h 
out 21h, al
1
2

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I/O端口分配

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端口的读写指令示例

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操作CMOS RAM芯片

CMOS RAM 芯片

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端口操作示例：提取CMOS RAM中存储的时间信息

在这里插入图片描述

在屏幕中间显示当前的月份

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外设连接与中断

CPU通过端口与外部设备“连接”

在这里插入图片描述

外中断：由外部设备发生的事件引起的中断

在这里插入图片描述

外中断处理过程

在这里插入图片描述

PC机键盘的处理过程

在这里插入图片描述

键盘上键的扫描码(通码)

在这里插入图片描述

PC机键盘的处理过程——引发中断

在这里插入图片描述

控制键和切换键由键盘状态字节负责存储，该字节每一位都代表一个按键的状态

PC机键盘的处理过程——执行中断例程

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输入 ‘a’ 的处理过程

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定制键盘输入处理

PC机键盘的处理过程(int 9 中断例程)

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实现：依次显示’a’~‘z’(v0.2)

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空循环的设计给出一个思路:dx和ax都赋值一个最大值，然后先把ax寄存器的值减到0结束，结束后再把dx的值也减到0

实现：依次显示”a”~”z”(v0.4)

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按下 Esc 键后改变显示的颜色

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实现: 按下 Esc 键后改变显示的颜色(v1.0)

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在轮询显示a–z的过程中，按下任何键，如果触发了中断，首先会去调用其原本的中断例程，原本的中断例程执行结束后，如果按下的是ESC键还会去额外改变当前显示字体的颜色，如果是其他键，就没有额外的功能了

改写中断例程的方法

改写中断例程-以int 9为例

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实现方法

在这里插入图片描述

安装新程序是先计算出int9和int9end数据标号之间的字节差值,即等于程序的大小，然后循环拷贝所有字节到0:204h处
将原先中断地址保存到2:200单元处
将int9中断调用的中断例程变为我们新写的中断例程地址，即0:204h，并且这个过程要保证不被可屏蔽中断打断，通过cli设置完成，结束后，再允许被打断，通过STI完成
程序返回

用中断响应外设

如何操作外部设备？

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对键盘输入的处理的int 9h中断和int 16h中断

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演示：输入A、B、C、D、E、Shift_A、A 引发的(int 9)“动作”

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上面是输入完ABCDE后的，键盘输入缓冲区的状态，下面输入SHIFT_A

在这里插入图片描述
此时我们再按下一个A

在这里插入图片描述

Shift标志为还原

演示int 16h

用int 16h读取出用int 9h存入缓冲区的数据

键盘缓冲区的实现

共16字
用环形队列
可存储15个按键扫描码

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依次从键盘缓冲区读取出一个字，放入数据缓冲寄存器，然后再放入AX中，AH存放扫描码，AL存放ASCII

调用int 16h 从键盘缓冲区中读取键盘的输入

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应用示例：更改屏幕颜色

在这里插入图片描述

应用：字符串的输入

要解决的问题

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程序的处理过程

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子程序：字符栈的入栈、出栈和显示

在这里插入图片描述

实现字符栈的入栈、出栈和显示

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当一个程序中存在若干子功能的时候，一般不采用挨个判断方式，而采用查表法来决定当前应该调用哪一个子功能

读写磁盘

如何操作磁盘？

在这里插入图片描述

BIOS提供的磁盘直接服务——int 13h

在这里插入图片描述

用BIOS int 13h对磁盘进行读操作

在这里插入图片描述

用BIOS int 13h对磁盘进行写操作

在这里插入图片描述

DOS中断对磁盘文件的支持——int 21H

在这里插入图片描述

让计算机“唱歌”

外部设备与如何被控制的？

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程序可以直接访问外设，是通过端口的形式进行访问的

与"计算机唱歌"有关的硬件及控制

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让计算机唱歌，需要与8253和8255芯片打交道，而CPU想要控制这两个芯片，需要通过对应两个芯片提供的端口进行操控

因为进行了统一编址，所以我们可以很容易定位到这两个端口的地址都是什么，然后通过in和out指令写入数据操作它，获取从对应的端口读取出我们需要的数据。

“翻译”乐谱

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演奏程序

在这里插入图片描述

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原文地址：https://blog.csdn.net/m0_53157173/article/details/125374505

汇编语言中断及外部设备操作篇--06