匯編學習筆記(10)-IO端口與指令
一、什麽是IO端口
計算機上有很多輸入輸出設備，比如顯示器，打印機，鼠標，鍵盤。這些設備通過接口和CPU相連接，並提供了一組寄存器給CPU用於控制對應的硬件，為了方便管理這些寄存器，CPU給這個寄存器統一分配地址，如管理內存一樣使用這些寄存器，這就稱之為IO端口。
二、IO端口輸入輸出指令
80x86的IO端口編址和內存編址是分開的，使用一組特殊的命令訪問IO端口，註意的輸入輸出是對CPU而言的，比如輸入指的是數據進入CPU，相反輸出指的是從CPU輸出數據到IO端口
輸入指令
IN AL, 立即數
IN AX, 立即數
IN AL,DX
IN AX,DX
以上指令是將指定IO端口數據讀取到AL或者AX中保存
傳輸的數據可以是一個字或一個字節，可以使用立即數尋址或者使用間接尋址（只能使用DX寄存器）。使用立即數尋址尋址範圍只能是一個字節（8位），使用DX尋址可以是16位。
輸出指令
Out 立即數，AL
Out port, ax
Out dx,al
Out dx,ax
以上指令是將AL 或者AX中的數據保存到指定的IO端口中。
其他限制和In指令一樣
簡單例子:
主板上有一塊RT/CMOS RAM,裏面保存了一些時間信息，可以使用IO端口進行訪問，分配的地址是70H-7FH。我們可以使用IN,OUT指令來讀取它。
地址是70H-7FH,一共16個地址也就是說一共是16個寄存器，但是CMOS中存儲了64字節的數據，所以就不可能一一對應了，必須使用一些方法了。
方法是這樣的，CMOS將這16個寄存器分為 控制寄存器 和 數據寄存器 兩種寄存器.
其中端口號70的寄存器是控制寄存器，71則是數據寄存器。
將要訪問的CMOS中的數據的偏移傳入 70號IO端口即可在71號IO端口讀取到對應的數據。
讀數據
MOV AL,N ; 選擇要讀取的數據
OUT AL,70H ; 將地址傳入70 IO端口
JMP $+2 ; 這條指令是用來拖延時間的，稍後解釋作用
IN AL,71h ; 從71 IO端口讀出數據
寫數據
MOV AL,N ; 選擇要讀取的數據
OUT AL,70H ; 將地址傳入70 IO端口
JMP $+2 ; 這條指令是用來拖延時間的，稍後解釋作用
MOV AL, x ; 將要寫的數據闖入AL寄存器
IN AL,71h ; 從71 IO端口讀出數據
三、數據傳送方式
1.無條件傳送方式
以上我們使用的都是無條件傳送方式，直接使用IN OUT指令進行數據讀取。但是這會遇到一些問題，那就是同步問題，CPU的指令執行速度是非常之快的，而外設一般來說會比CPU的速度慢好幾個量級。
就拿上面的例子做解釋
運行命令 OUT AL,70H之後，CMOS會將 指定位置的數據放置到71H端口。緊接著CPU就執行IN AL,71H指令去讀取數據了。因為 CMOS準備數據是CMOS自己的事情不需要CPU的參與，所以這是個異步的操作，會有一個先後的順序，即如果CMOS的速度比CPU慢，CPU去讀71的數據的時候CMOS實際上還沒來得及將數據準備好，這樣CPU讀到的數據就是錯誤的了。
這也就解釋了為什麽上面的代碼中存在一個JMP指令，這個JMP指令就是拖延CPU的時間，以保證CMOS能將數據準備好。
但是其實這個很不保險，因為我們還是不能保證拖延一個指令周期就夠了。
所以有第二種數據存送方式： 查詢方式
2.查詢方式
前面介紹了無條件存送方式存在的一個弊端，即速度不同的設備同步的問題，而查詢方式解決了這個弊端，解決方案是專門使用一個寄存器用來指示操作是否完成。
還是以前面的例子，
MOV AL,N ; 選擇要讀取的數據
OUT AL,70H ; 將地址傳入70 IO端口
Loop: JMP $+2 ; 這條指令是用來拖延時間的
IN AL,?? ; 這裏地址?? 是因為只是做個演示，實際這個功能沒有對應的標記寄存器,這依賴於具體硬件的實現
cmp AL, 01h ; 檢查標誌，還沒準備好則不停循環等待
jnz loop ; 如果從?? 除讀取到的數據不是1那麽就是詩句還沒準備好繼續循環
IN AL,71h ; 從71 IO端口讀出數據
從上可以看出，雖然查詢方式解決的同步的問題，但是這樣傻循環還是有點浪費CPU性能，所以還有下一種方式
3. 中斷方式
中斷方式就是將任務交給外設，然後CPU繼續做其他事情，等外設完成的時候主動通過中斷來通知CPU任務完成了。
中斷具體內容將在下一節中介紹。
4. 直接存儲器傳送(DMA)
DMA是專門的硬件設備，用於將高速設備中的數據直接傳輸到內存。這樣就可以解放出CPU的計算力使CPU可以專註與計算而不用將時間浪費在數據傳輸上。
CPU只要將相關的數據傳輸配置設置好，這樣DMA就可以總線空閑的時候來傳輸數據，數據傳輸完成之後DMA就會使用硬件中斷通知CPU數據傳輸完成了。
(書中沒有解釋如和使用DMA來傳輸數據，以後研究。)
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