• CPU的I/O能力

    接口芯片和端口

  • 外设通过接口芯片的端口和CPU交流

  • 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，处理外设输入。

    外中断信息

  • 外中断类型

    • 可屏蔽中断
    • 不可屏蔽中断
  • CPU是否响应可屏蔽中断看标志寄存器IF位的设置
    • IF=0，不响应可屏蔽中断
    • IF=1，CPU在执行完当前指令后响应中断，引发中断过程
  • 可屏蔽中断信息来自于CPU外部，中断类型码通过数据总线送入CPU（和内中断区别：不是CPU产生的）
    • 其他和内中断设置相同
    • 初始IF=0
    • 设置IF=1：sti
    • 设置IF=0：cli
  • 不可屏蔽中断
    • 执行完当前指令后立即响应
    • 对于8086CPU，不可屏蔽中断的中断类型码位2，所以中断过程不需要取中断类型码

  • 几乎所有外设引发的中断都是可屏蔽的

    键盘处理过程

  • 键盘输入->引发9号中断->执行int 9中断例程

  • 按下和松开按键时的扫描码都被送入60H端口中
  • 按下键产生的扫描码：通码，1个字节，第7位为0
  • 松开键产生的扫描码：断码，1个字节，第7位为1
  • 断码=通码+80H
  • 工作过程
    • 1）读出60h端口中的扫描码
    • 2）如果是字符键的扫描码，将该扫描码和它对应的字符码（ASCII/UNICODE）送入内存中的BIOS键盘缓冲区；
    • 3）相关芯片向CPU发出中断类型码为9的可屏蔽中断信息
    • 4）CPU检测到中断信息后，如果IF=1，响应中断，转去执行int 9中断例程，IF置0，执行完后再IF置0
    • 5）如果是控制键，将其转变为状态字节，写入内存中存储状态字节的单元，输入输出时会检查这里的值；
  • BIOS键盘缓冲区：BIOS用于存放int 9中断例程所接收的键盘输入的内存区。
    • 可以存储15个键盘输入
    • 一个键盘输入用一个字单元存放：高位字节存放扫描码，低位字节存放字符码
  • 0040:17单元存储键盘状态字节，按位标志相关控制键和切换键的状态

模拟修改int9例程（依次显示a～z）

  1. assume cs:code
  2. stack segment 
  3.     db 128 dup(0)
  4. stack ends
  5. data segemnt
  6.     dw 0,0
  7. data ends
  8. code segment
  9. start: mov ax,stack
  10.         mov ss,ax
  11.        mov sp,128 ;!!
  12.        mov ax,data
  13.        mov ds,ax
  14.        mov ax,0
  15.        mov es,ax
  17.        push es:[9*4]
  18.        pop ds:[0]
  19.        push es:[9*4+2]
  20.        pop ds:[2] ;将原来int 9中断例程的入口地址保存在ds:0和ds:2单元中
  22.        mov word ptr es:[9*4],offset int9 
  23.        mov es:[9*4+2],cs ;在中断向量表中设置新的int9的入口地址
  25.        mov ax,0b800h
  26.        mov es,ax
  27.        mov ah,'a'
  28.     s: mov es:[160*12+40*2],ah
  29.        inc ah
  30.        cmp ah,'z'
  31.        call delay ;（time.sleep())
  32.        jna s
  33.        mov ax,0
  34.        mov es,ax
  35.        push ds:[0]
  36.        pop es:[9*4]
  37.        push ds:[1]
  38.        pop es:[9*4+2];原本的中断例程恢复
  39.        mov ax,4c00h
  40.        int 21h
  42.  delay:push ax
  43.         push dx
  44.        mov dx,1000h；循环10000000次
  45.        mov ah,0
  47.     s1:sub ax,1
  48.        sbb dx,0
  49.        cmp ax,0 
  50.        jne s1
  51.        cmp dx,0
  52.        jne s1
  53.        pop dx
  54.        pop ax
  55.        ret 
  56.   int9:push ax
  57.        push bx
  58.        push es
  59.        in al,60h;获得键盘扫描码
  60.        pushf ;保留int9模拟程序中的各个标志位
  62.        ;模拟flag的IF和TF位在执行int中断例程时置零
  63.        pushf ;模拟原始int中断的标志寄存器进栈
  64.        pop bx ;栈里的flag
  65.        and bh,11111100b ;TF IF标志位置0
  66.        push bx ;修改后的flag入栈
  67.        popf ;覆盖flag
  69.        call dword ptr ds:[0];上面执行完个性化后，调用原来的int 9中断例程
  70.        cmp al,1;键盘扫描码为1，改变颜色
  71.        jne int9ret
  73.        mov ax,0b800h ;显存段地址
  74.        mov es,ax
  75.        inc byte ptr es:[160*12+40*2+1];属性增加1，改变颜色
  76. int9ret:
  77.        pop es,
  78.        pop bx
  79.        pop ax
  80.        iret ;中断返回
  82. code ends
  83. end start

安装新的int 9中断例程（按F1键改变屏幕显示颜色，DOS实模式下才能成功）

  1. ;1)改变颜色
  2.     mov ax,0b800h
  3.     mov es,ax
  4.     mov bx,1
  5.     mov cx,2000 ;整个显存的所有字节
  6.   s:inc byte ptr es:[bx]
  7.     add bx,2
  8.     loop s
  10. ;2)保存原int 9的入口地址
  11. ;3)安装新int 9的入口地址

指令系统总结

  • 数据传送指令
    • mov\push\pop\pushf\popf
    • xchg：两个寄存器，寄存器和内存变量之间内容的交换指令，两个操作数的数据类型要相同，可以是一个字节，也可以是一个字，也可以是双字。
  • 算术运算指令（影响sf、zf、of、cf、pf、af位）
    • add\sub\adc\sbb\inc\dec\cmp\imul\idiv\aaa
    • imul：将被乘数与乘数均作为有符号数， 它按照符号扩展方式扩展到目标操作数格式的长度
  • 逻辑指令（除了not指令外，其他都会影响flag相关标志位）
    • and\or\not\xor\test\shl\shr\sal\sar\rol\ror\rcl\rcr
  • 转移指令（可以修改CS和IP或单一修改IP）
    • jmp\jcx\je\jb\ja\jnb\jna\loop\call\ret\retf\int\iret
  • 处理机控制指令
    • cld\std\sli\sti\nop\clc\cmc\stc\hlt\wait\esc\lock
  • 串处理指令
    • movsb\movsw\cmps\scas\lods\stos