汇编语言中断及外部设备操作篇--06
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了汇编语言中断及外部设备操作篇--06相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
汇编语言中断及外部设备操作篇--06
- 移位指令
- 操作显存数据
- 描述内存单元的标号
- 数据的直接定址表
- 代码的直接定址表
- 中断及其处理
- 编制中断处理程序
- 单步中断
- 由int指令引发的中断
- BIOS和DOS中断处理
- 端口的读写
- 操作CMOS RAM芯片
- 外设连接与中断
- PC机键盘的处理过程
- 定制键盘输入处理
- 改写中断例程的方法
- 用中断响应外设
- 应用：字符串的输入
- 读写磁盘
- 让计算机“唱歌”
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
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
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
a[si]---->[si+a]
数据标号同时描述内存地址和单元长度
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。
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
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
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
最简解决方案
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
- 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
应用示例：为加快运算速度而采用查表方法
解决方案
- 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
各种功能的实现
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
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
8086的内中断
中断处理程序
- 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
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
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
编制中断处理程序——以除法错误中断为例
do0子程序应该放在哪里？
程序框架
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
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
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
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
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
编写供应用程序调用的中断例程
示例 ：中断7ch的中断例程
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。
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
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
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
端口的读写过程演示
in al, 20h
out 21h, al
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
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
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)
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)
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)
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
实现方法
- 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？
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”
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
此时我们再按下一个A
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
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
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
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？
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？
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
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
演奏程序
以上是关于汇编语言中断及外部设备操作篇--06的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章