前言

从0开始的汇编语言系列，选用的参考书籍是清华大学出版社，王爽老师的《汇编语言第四版》。该系列属于博主的笔记系列，文中会采用一些书中的例子，图片以及思考题供读者阅读，如需详细学习汇编语言可以购入一本，谢谢。

学习之前我们做如下约定（随着学习深入还会出现新的约定）：

  1. 十六进制数均以H结尾
  2. 使用8086CPU作为案例
  3. 我们使用(地址或寄存器名称)表示一个寄存器或一个内存单元的内容，()内地址是且一定是物理地址
  4. 我们将idata视作常量
  5. 我们以reg表示一个寄存器包括ax、ah、sp、bp、si、di等，sreg表示一个段寄存器包括ds、ss、cs、es。

话不多说我们马上开始。

端口

我们前面讲过，各种存储器都和CPU的地址线、数据线、控制线相连。CPU在操控它们的时候，把它们都当作内存来看待，把它们总地看做一个由若干存储单元组成的逻辑存储器，这个逻辑存储器我们称其为内存地址空间。

在PC机系统中，和CPU通过总线相连的芯片除各种存储器外，还有一下三种芯片：

  1. 各种接口卡上的接口芯片，它们控制接口卡进行工作
  2. 主板上的接口芯片，CPU通过它们对部分外设尽心访问
  3. 其他芯片，用来存储相关的系统信息，或进行相关的输入输出处理。

这些芯片都有一组可以由CPU读写的寄存器。这些寄存器，它们在物理上可能处于不同的芯片中，但是它们在以下两点上相同：

  1. 都和CPU的总线相连，当然这种连接是通过它们所在的芯片进行的
  2. CPU对它们进行读或写的时候都通过控制线向它们所在的芯片发出端口读写命令。

可见，从CPU的角度，将这些寄存器都当作端口，对它们统一编址，从而建立了一个统一的端口地址空间。每一个端口都在地址空间中有一个地址。

CPU可以从以下三个地方直接读写数据：

  1. CPU内部的寄存器
  2. 内存单元
  3. 端口

这篇我们就讨论一下端口的读写。

端口的读写

在访问端口的时候，CPU通过端口地址定位端口。因为端口所在的芯片和CPU通过地址总线相连，所以，端口地址和内存地址一样，通过地址总线来传送。在PC系统中，CPU最多可以定位64KB个不同的端口。则端口地址的范围为0~65535。

对于端口的读写就不能使用mov、push、pop等内存读写指令了，端口的读写指令只有两条：in和out，分别对应从端口读取数据和向端口写入数据。

我们看一下CPU执行内存访问指令和端口访问指令时，总线上的信息：

（1）访问内存：

mov ax,ds:[8]

假设执行前(ds)=0，那么执行时与总线相关的操作如下所示：

  1. CPU通过地址线将地址信息8发出
  2. CPU通过控制线发出内存读命令，选中存储器芯片，并通知它，将要从中读取数据
  3. 存储器将8号单元中的数据通过数据线送入CPU

（2）访问端口：

in al，60H

这条指令代表从60H端口读入一个字节，那么执行时与总线相关的操作如下：

  1. CPU通过地址线将地址信息60H发出
  2. CPU通过发出端口读命令，选中端口所在的芯片，并通知它，将要从中读取数据
  3. 端口所在的芯片将60H端口中的数据通过数据线送入CPU

注意，在in和out指令中，只能使用ax或al来存放从端口中读入的数据或要发送到端口中的数据。访问8位端口时用al，访问16位端口时用ax。

对0~255以内的端口进行读写时：

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in al,20H
out 20H,al

对255~65535以内的端口进行读写时,端口号放在dx中：

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mov dx,3f8h	;将端口号3f8h送入dx
in al,dx	;从3f8h端口读入一个字节
out dx,al	;向3f8h端口写入一个字节

CMOS RAM芯片

下面，我们通过对CMOS RAM芯片的读写体会一下对端口的访问。首先我们介绍一下CMOS RAM芯片，这个芯片其中包含一个实时钟和一个有128个存储单元的RAM存储器（早期的计算机为64个字节）。该芯片靠电池供电。所以，关机后其内部的实时钟仍可以工作，RAM中信息不会丢失。128个字节的RAM中，内部实时钟占用0~0dH来保存时间信息，其余大部分单元用于保存系统配置信息，供系统启动时BIOS程序读取。BIOS也提供了相关的程序，使我们可以在开机的时候配置CMOS RAM中的系统信息。这个芯片内部有两个端口，端口地址为70H和71H。CPU通过这两个端口来读写CMOS RAM。端口70H为地址端口，存放要访问的CMOS RAM单元地址；71H为数据端口，存放从选定的CMOS RAM单元中读取的数据，或要写入到其中的数据。可见，CPU对CMOS RAM的读写分两步进行，比如要读取CMOS RAM的2号单元：

  1. 将2送入端口70H
  2. 从端口71H读出2号单元的内容

shl和shr指令

shl是逻辑左移指令，它的功能是：

  1. 将一个寄存器或内存单元中的数据向左移位
  2. 将最后移出的一位写入CF中
  3. 最低位用0补充

比如：

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mov al,01001000B
shl al,1

执行后(al)=10010000B，CF=0。注意如果移动的位数大于1时，必须将移动位数放在cl中。CF值只看最后一位被移出的数字，比如移出3位，那么CF的值就看第三位被移出的值是多少就是多少。可以看出将X逻辑左移一位，就相当于执行X=X*2。

shr是逻辑右移指令，它的功能和shl相反是：

  1. 将一个寄存器或内存单元中的数据向右移位
  2. 将最后移出的一位写入CF中
  3. 最高位用0补充

比如：

1
2
mov al,10000001B
shr al,1

执行后(al)=01000000B，CF=1。同样如果移动的位数大于1时，必须将移动位数放在cl中。可以看出将X逻辑右移一位，就相当于执行X=X/2。

CMOS RAM中存储的时间信息

在CMOS RAM中，存放着当前的时间：年、月、日、时、分、秒。这6个信息的长度都为1个字节，存放单元为：

秒：0 分：2 时：4 日：7 月：8 年：9

这些数据以BCD码的方式存放，BCD码是以4位二进制数表示十进制数码的编码方式，比如，数值26，用BCD码表示就是：0010(2) 0110(6)，可见，一个字节可以表示两个BCD码，高4位表示十位，低4位表示个位。现在我们要做这样的一件事：在屏幕中间显示当前的月份。

首先，这个程序要先从CMOS RAM的8号单元取出月份的BCD码，那我们要先向端口70H中写入地址信息，然后再端口71H中取出信息：

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mov al,8
out 70H,al
in	al,71H

我们拿到了BCD码后，要以十进制的形式显示到屏幕上，我们可以看出，BCD码值=十进制数码值，则BCD码值+30H=十进制数对应的ASCII码，为了实现这个功能，我们要做这样的两件事：

1.将从CMOS RAM的8号单元中读出的一个字节，分为两个表示BCD码值的数据：

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mov ah,al		;al中为从CMOS RAM的8号单元中读出的数据
mov cl,4
shr ah,cl		;ah中为月份的十位数码值
and al,00001111b;al中为月份的个位数码值

2.显示(ah)+30H和(al)+30H对应的ASCII码字符。

完整的程序如下：

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assume cs:code
code segment
start:	mov al,8
	out 70H,al
	in al,71H
	mov ah,al
	mov cl,4
	shr ah,cl
	and al,00001111B
	add ah,30H
	add al,30H
	mov bx,0b800H
	mov es,bx
	mov	byte ptr es:[160*12+40*2],ah
	mov byte ptr es:[160*12+40*2+2],al
	mov 4c00H
	int 21H
code ends
end start