x86的寻址方式

段地址 * 16 + 偏移地址

x86实模式下的内存布局

字符显示模式

两个字节显示一个字符

• 第一个字节表示字符
• 第二个字节表示样式

mov byte [0], 'T'
mov byte [1], 11110000b

;显示He
mov byte [0], 'H'
mov byte [2], 'e'

7c00问题

IBM PC 5150 内存布局

寄存器

| 寄存器 | 描述 | | —– | — | | AX | 累加结果数据 | | BX | 数据段数据指针 | | CX | 字符串和循环计数器 | | DX | I/O 指针 | | DI | 目的操作数指针 | | SI | 源操作数指针 | | SP | 栈指针 | | BP | 栈数据指针 |

• IP
• FLAG / psw

mov cx, (message_end - message)

loop1:
	mov al, [ds:si]
	mov [es:di], al

	inc si
	add di, 2

	loop loop1

message:
	db "hello world!!!", 0
message_end:

数据类型

db 100; define byte
dw 0xaa55; define word
dd 0x12345678; define double word

dw 55aah
db 1111_0000b
db 0b0000_1111

db "hello world!!!", 0, 12, 123

8086寻址方式

• 立即数的位数
• 默认段寄存器
• 乘法指结果在两个寄存器

标志寄存器

| 位 | 标志 | 英文 | 描述 | | – | — | — | — | | 0 | CF | Cerry | 进位标志 |

转移指令

8086程序的指令地址 cs:ip 下一条指令的地址，物理地址 = cs « 4 + 16

jmp short start 占用两个字节，jmp 偏移地址 -128 - 0x127 jmp neaar start 占用三个地址，-32768 - 32767 改变偏移地址 只能寻64KB内存空间

改变段地址 jmp far cs:ip

cmp ax, bx ; sub ax, bx ——> flag

补码

负数的补码是原码取反再加一 x + 1 = 0 ——> x = -1

0b1111_1111 = -1 0b1111_1110 = -2

0b1111_1011 = -5

堆栈和函数

call faction ——> push ip jmp faction ret ——> pop ip ?? 代返回值的函数?

远调用

call far faction ——> push cs push ip jmp faction retf ——> pop ip pop cs

call 0:print; calf

halt:
  jmp halt

print:
  push ax
  push bx
  push es

  mov ax, 0xb800
  mov es, ax
  mov bx, [video]
  mov byte [es:bx], '.'
  add word [vide0], 2

  pop es
  pop bx
  pop ax

  retf

voido:
  dw 0x0

内中断和异常

• 远调用

 call far [faction]

 faction:
  dw print, 0; ip, cs

• 内存布局 0x000 - 0x3ff ——> 0x400B 一个中断占4B 0x400 / 4 = 0x100 ——> 256个

0 除法异常 0 - 3 0x80 linux系统调用，软中断 内存位置：(0x80 * 4 — 0x80 * 4 + 3)

• 内中断（软中断） ``` ;注册中断处理函数 mov word [0x80 * 4], faction mov word [0x80 * 4 + 2], 0

;触发中断 int 0x80; push ip; push cs; push flag

halt: jmp halt

print: push ax push bx push es

mov ax, 0xb800 mov es, ax mov bx, [video] mov byte [es:bx], ‘.’ add word [vide0], 2

pop es pop bx pop ax

iret; pop flag; pop cs; pop ip

 - 异常
 异常与内中断的主要区别是触发机制的不同

;注册中断处理函数 mov word [0x0 * 4], faction mov word [0x0 * 4 + 2], 0

;触发中断 mov dx, 0 mov ax, 1 mov bx, 0 div bx ;dx:ax / bx

 
## 输入和输出

用输入输出指令，来控制硬件（外围设备）
 - 显示器 - 显卡
 - 硬盘
 - 键盘

端口 - 寄存器（D 边沿触发器） / 映射内存

Intel 0 - 65535 0x0000 ~ 0xffff

CRT 阴极射线管控制器
CRT 地址端口 0x3D4
CRT 数据端口 0x3D5

bochs 80 * 25 = 2000

16位
0 - 1999

0x0E - 光标位置高八位
0x0f - 光标位置低八位
 
```s
 in al, dx; dx 端口号
 in ax, dx; ax/al 数
 out dx, al
 out dx, ax

外中断和时钟

CPU —> 硬件，端口

• 键盘
• 鼠标

  flowchart LR
  取值 --> 译码 --> 执行 --> 中断
  

  ---

• 时钟信号/脉冲 - CPU 的脉搏
• 时钟中断 - OS 的脉搏

8086 两根线

• NMI Non Maskable Interrupt / 不可屏蔽中断

• INIR Interrupt / 可屏蔽中断

8259

可编程中断控制器 / PIC Program Interrupt Controller 支持8个可屏蔽中断

• 级联方式
• 主芯片
• 从芯片

  flowchart TD
   subgraph CPU
       NMI [NMI - 不可屏蔽中断]
       INIR [INTR - 可屏蔽中断]
   end
   subgraph PICM [PIC - 可编程中断控制器 - 主片]
       CLC [时钟]
       KB [键盘]
       SLAVE [级联从片]
       FLOPPY [软盘]
   end
   subgraph PICS [PIC - 可编程中断控制器 - 从盘]
       RTC [实时时钟]
       HD [硬盘]
       MOUSE [鼠标]
   end
   PICM --> INTR
   PICS --> PICM
  

  中断向量表 - 中断函数指针数组

  | 向量 | 功能 | | —- | —- | | 0 | 除法益处 | | 1 | 单步（用于调试）| | 2 | 非屏蔽中断 NMI | | 3 | 断点 （用于调试）| | 4 | 溢出中断 | | 5 | 打印屏幕 | | 6 - 7| 保留 | | 8 | 时钟 | | 9 | 键盘 | | A | 保留 | | B | 串行通信COM2 | | C | 串行通信COM1 | | D | 保留 | | E | 软盘控制器 | | F | 并行打印机 |

端口号

| 端口 | 说明 | 标记 | | —- | —- | —- | | 0x20 | 主PIC命令端口 | PIC_M_CMD | | 0x21 | 主PIC数据端口 | PIC_M_DATA | | 0xA0 | 从PIC命令端口 | PIC_S_CMD | | 0xA1 | 从PIC数据端口 | PIC_S_DATA |

寄存器

• ICW1 ~ ICW4 用于初始化 8259 initialization Command Words
• OCW1 ~ OCW3 用于操作 8259 Operation Commands Words

 - 注册中断函数
 - 向 OCW1 写入屏蔽字，打开时钟中断
 - sti 设置状态字 CPU 允许外中断
 - 向 OCW2 写入 0x20, 表示中段处理完毕，可接受下次中断

中断处理函数执行栈区变化

	; 状态字 0x206 - 0b0010_0000_0110
clock:
	; push flags
	; push cs
	; push ip
	
	; xchg bx, bx ; 方便调试，查看栈区变化

硬盘读写

PC 的状态

1. 加电
2. BIOS
3. 主引导扇区 –> 0x7c00 （主引导扇区加载到内存0x7c00处）
4. 跳转到 –> 0x7c00

• 主引导扇区只有 512 个字节 / 包括硬盘分区信息，55aa

读取协议

• IDE Integrated Drive Electronics
• ATA Advanced Technology Attachment

读取方式

• CHS 模式 - Cylinder / Head / Sector
• LBA 模式 - Logical Block Address

硬盘操作端口

• 0x1F0 / 16bit 读写数据
• 0x1F1
• 0x1F2 / 8bit 读写扇区数量
• 0x1F3 - 0x1F5 / 起始扇区的前 24 位 0 ~ 23 位
• 0x1F6
• 0 - 3 / LBA 24 ~ 27位
• 4：0 主盘， 1 从盘
• 6：0 CHS 模式， 1 LBA
• 5 7： 固定为 1
• 0x1F7: out
• 0xEC: 识别硬盘
• 0x20: 读硬盘
• 0x30: 写硬盘 in
• 0: ERR
• 3: DRQ 数据准备完毕
• 7：